php用pkcs1还是pkcs8,PKCS1与PKCS8的小知识

简介

最近有朋友搞不清楚RSA的私钥PKCS1与PKCS8有什么区别？在应用中会有各种各样的问题。本文将详细介绍这两种格式的区别。

PKCS1：全名《Public-Key Cryptography Standards (PKCS) #1: RSA Cryptography Specifications》最新版本2.2 (rfc8017, 感兴趣的学生可以阅读) ，从名称上可以看出，它是针对RSA算法的规范。里面包含了RSA所有内容，如加密、解密、签名验证等，当然也包括私钥格式。PKCS1的1.版本于1991年发布。

PKCS8：全名《Public-Key Cryptography Standards (PKCS) #8: Private-Key Information Syntax Specification》最新版本1.2.从名称上可以看出，它是专门用于存储私钥的文件格式规范。PKCS1的1.2版本于2008年发布。

碰巧他们两个重叠的部分定义了私钥的存储。他们之间有什么关系？让我们在下面进行实际验证。

验证

产生RSA私钥

bash# openssl genrsa -out pkcs1.pem 1024

目前目录下有一个pkcs1.pem可以看到文件的内容

-----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----

MIICXAIBAAKBgQCss7fSp qZaACgW rFStHODx8Z7Hr1bFMxnqde61SmcF6dbuc/

C1lgJY/FyrTPxlu4wGNpThVn1lPfvQKCNn492kd8kl0863fhU3rk 7/18R uQCrp

sz9RGz1zSSmRH2m3igwzNafjiu9vAJ7emZ5QmTGIGqAao62w7waXx8gfIwIDAQAB

AoGAKJj x2htv64xJ4E0CTjzZQss9n0e0n6qd mh0rBjb9TOiRe/CJT0Z6OszoQ

SPGKMj4XoHOYmJZLlTbrVgzVU/XgMFuz92IDPhaSafHpk143BVu6fc0Hvt KIfUq

tj0hSHInW1tICQRA3OJoUDWTNTNbD iNQx 6T53AGY3nZpECQQDggckjDYKB9SDB

8tG4oiC3H/rHcW9Iy9cVKFIqKy 1kHiFJjsGaY8JWpNr4e0xSaVyC9oi7ICJJkWw

e94RCdE1AkEAxO2T3U9YNOQoqOt4DgzURClzJtbD1lXmcb5MPKkLxcgBPzGVor21

19vCgGmMk/n162vys5YHfixeg8XLINfR9wJAP6itdtIC2oS SCBpFThrnGFmA52H

l5WtJCOtwKVEPvB7LA4eGIBf/aAAQ0vprNscHY18ygBTphADHLrSyfQFrQJAduth

F4wKoCYHx7oqTZHBvUeqmhGnQY uEZHxR9Bto4ob9qViz1vwq GxmwoiMloH/5q4

fWpkK/VvPfP7rmGmEQJBAIdhwWNOhIml 6bS3MxLwFklwWALBzZMvOKWfKTQ9vA6

X27ZNTBt0ij25MI26sD7dtuFq277Ns99 Qdwr5FVjng=

-----END RSA PRIVATE KEY-----

将私钥转为PKCS8

bash# openssl pkcs8 -topk8 -inform PEM -in pkcs1.pem -outform PEM -nocrypt -out pkcs8.pem

此时目录下会多出一个目录pkcs8.pem可以看到文件的内容

-----BEGIN PRIVATE KEY-----

MIICdgIBADANBgkqhkiG9w0BAQEFAASCAmAwggJcAgEAAoGBAKyzt9Kn6ploAKBb

6sVK0c4PHxnsevVsUzGep17rVKZwXp1u5z8LWWAlj8XKtM/GW7jAY2lOFWfWU9 9

AoI2fj3aR3ySXTzrd FTeuT7v/XxH65AKumzP1EbPXNJKZEfabeKDDM1p OK728A

nt6ZnlCZMYgaoBqjrbDvBpfHyB8jAgMBAAECgYAomP7HaG2/rjEngTQJOPNlCyz2

fR7Sfqp36aHSsGNv1M6JF78IlPRno6zOhD5I8YoyPhegc5iYlkuVNutWDNVT9eAw

W7P3YgM FpJp8emTXjcFW7p9zQe 34oh9Sq2PSFIcidbW0gJBEDc4mhQNZM1M1sP

6I1DH7pPncAZjedmkQJBAOCBySMNgoH1IMHy0biiILcf sdxb0jL1xUoUiorL7WQ

eIUmOwZpjwlak2vh7TFJpXIL2iLsgIkmRbB73hEJ0TUCQQDE7ZPdT1g05Cio63gO

DNREKXMm1sPWVeZxvkw8qQvFyAE/MZWivbXX28KAaYyT fXra/Kzlgd LF6Dxcsg

19H3AkA/qK120gLahL5IIGkVOGucYWYDnYeXla0kI63ApUQ 8HssDh4YgF/9oABD

S ms2xwdjXzKAFOmEAMcutLJ9AWtAkB262EXjAqgJgfHuipNkcG9R6qaEadBj64R

kfFH0G2jihv2pWLPW/Cr4bGbCiIyWgf/mrh9amQr9W898/uuYaYRAkEAh2HBY06E

iaX7ptLczEvAWSXBYAsHNky84pZ8pND28Dpfbtk1MG3SKPbkwjbqwPt224Wrbvs2

z335B3CvkVWOeA==

-----END PRIVATE KEY-----

区别

那么两者有什么区别呢？让我们先做两个PEM格式文件转换为DER格式，这个二进制数据很容易比较。

bash# openssl rsa -in pkcs1.pem -out pkcs1.der -outform DER

bash# openssl pkcs8 -topk8 -inform PEM -in pkcs1.pem -outform DER -nocrypt -out pkcs8.der

bash# ls

pkcs1.der pkcs1.pem pkcs8.der pkcs8.pem

现在我们得到了两个DER我们可以先使用格式文件hexdemp查看两份文件的内容：

bash# cat pkcs1.der | hexdump

0000000 30 82 02 5c 02 01 00 02 81 81 00 ac b3 b7 d2 a7

0000010 ea 99 68 00 a0 5b ea c5 4a d1 ce 0f 1f 19 ec 7a

0000020 f5 6c 53 31 9e a7 5e eb 54 a6 70 5e 9d 6e e7 3f

0000030 0b 59 60 25 8f c5 ca b4 cf c6 5b b8 c0 63 69 4e

0000040 15 67 d6 53 df bd 02 82 36 7e 3d da 47 7c 92 5d

0000050 3c eb 77 e1 53 7a e4 fb bf f5 f1 1f ae 40 2a e9

0000060 b3 3f 51 1b 3d 73 49 29 91 1f 69 b7 8a 0c 33 35

0000070 a7 e3 8a ef 6f 00 9e de 99 9e 50 99 31 88 1a a0

0000080 1a a3 ad b0 ef 06 97 c7 c8 1f 23 02 03 01 00 01

0000090 02 81 80 28 98 fe c7 68 6d bf ae 31 27 81 34 09

00000a0 38 f3 65 0b 2c f6 7d 1e d2 7e aa 77 e9 a1 d2 b0

00000b0 63 6f d4 ce 89 17 bf 08 94 f4 67 a3 ac ce 84 3e

00000c0 48 f1 8a 32 3e 17 a0 73 98 98 96 4b 95 36 eb 56

00000d0 0c d5 53 f5 e0 30 5b b3 f7 62 03 3e 16 92 69 f1

00000e0 e9 93 5e 37 05 5b ba 7d cd 07 be df 8a 21 f5 2a

00000f0 b6 3d 21 48 72 27 5b 5b 48 09 04 40 dc e2 68 50

0000100 35 93 35 33 5b 0f e8 8d 43 1f ba 4f 9d c0 19 8d

0000110 e7 66 91 02 41 00 e0 81 c9 23 0d 82 81 f5 20 c1

0000120 f2 d1 b8 a2 20 b7 1f fa c7 71 6f 48 cb d7 15 28

0000130 52 2a 2b 2f b5 90 78 85 26 3b 06 69 8f 09 5a 93

0000140 6b e1 ed 31 49 a5 72 0b da 22 ec 80 89 26 45 b0

0000150 7b de 11 09 d1 35 02 41 00 c4 ed 93 dd 4f 5 34

0000160 e4 28 a8 eb 78 0e 0c d4 44 29 73 26 d6 c3 d6 55

0000170 e6 71 be 4c 3c a9 0b c5 c8 01 3f 31 95 a2 bd b5

0000180 d7 db c2 80 69 8c 93 f9 f5 eb 6b f2 b3 96 07 7e

0000190 2c 5e 83 c5 cb 20 d7 d1 f7 02 40 3f a8 ad 76 d2

00001a0 02 da 84 be 48 20 69 15 38 6b 9c 61 66 03 9d 87

00001b0 97 95 ad 24 23 ad c0 a5 44 3e f0 7b 2c 0e 1e 18

00001c0 80 5f fd a0 00 43 4b e9 ac db 1c 1d 8d 7c ca 00

00001d0 53 a6 10 03 1c ba d2 c9 f4 05 ad 02 40 76 eb 61

00001e0 17 8c 0a a0 26 07 c7 ba 2a 4d 91 c1 bd 47 aa 9a

00001f0 11 a7 41 8f ae 11 91 f1 47 d0 6d a3 8a 1b f6 a5

0000200 62 cf 5b f0 ab e1 b1 9b 0a 22 32 5a 07 ff 9a b8

0000210 7d 6a 64 2b f5 6f 3d f3 fb ae 61 a6 11 02 41 00

0000220 87 61 c1 63 4e 84 89 a5 fb a6 d2 dc cc 4b c0 59

0000230 25 c1 60 0b 07 36 4c bc e2 96 7c a4 d0 f6 f0 3a

0000240 5f 6e d9 35 30 6d d2 28 f6 e4 c2 36 ea c0 fb 76

0000250 db 85 ab 6e fb 36 cf 7d f9 07 70 af 91 55 8e 78

0000260

bash# cat pkcs8.der | hexdump

0000000 30 82 02 76 02 01 00 30 0d 06 09 2a 86 48 86 f7

0000010 0d 01 01 01 05 00 04 82 02 60 30 82 02 5c 02 01

0000020 00 02 81 81 00 ac b3 b7 d2 a7 ea 99 68 00 a0 5b

0000030 ea c5 4a d1 ce 0f 1f 19 ec 7a f5 6c 53 31 9e a7

0000040 5e eb 54 a6 70 5e 9d 6e e7 3f 0b 59 60 25 8f c5

0000050 ca b4 cf c6 5b b8 c0 63 69 4e 15 67 d6 53 df bd

0000060 02 82 36 7e 3d da 47 7c 92 5d 3c eb 77 e1 53 7a

0000070 e4 fb bf f5 f1 1f ae 40 2a e9 b3 3f 51 1b 3d 73

0000080 49 29 91 1f 69 b7 8a 0c 33 35 a7 e3 8a ef 6f 00

0000090 9e de 99 9e 50 99 31 88 1a a0 1a a3 ad b0 ef 06

00000a0 97 c7 c8 1f 23 02 03 01 00 01 02 81 80 28 98 fe

00000b0 c7 68 6d bf ae 31 27 81 34 09 38 f3 65 0b 2c f6

00000c0 7d 1e d2 7e aa 77 e9 a1 d2 b0 63 6f d4 ce 89 17

00000d0 bf 08 94 f4 67 a3 ac ce 84 3e 48 f1 8a 32 3e 17

00000e0 a0 73 98 98 96 4b 95 36 eb 56 0c d5 53 f5 e0 30

00000f0 5b b3 f7 62 03 3e 16 92 69 f1 e9 93 5e 37 05 5b

0000100 ba 7d cd 07 be df 8a 21 f5 2a b6 3d 21 48 72 27

0000110 5b 5b 48 09 04 40 dc e2 68 50 35 93 35 33 5b 0f

0000120 e8 8d 43 1f ba 4f 9d c0 19 8d e7 66 91 02 41 00

0000130 e0 81 c9 23 0d 82 81 f5 20 c1 f2 d1 b8 a2 20 b7

0000140 1f fa c7 71 6f 48 cb d7 15 28 52 2a 2b 2f b5 90

0000150 78 85 26 3b 06 69 8f 09 5a 93 6b e1 ed 31 49 a5

0000160 72 0b da 22 ec 80 89 26 45 b0 7b de 11 09 d1 35

0000170 02 41 00 c4 ed 93 dd 4f 58 34 e4 28 a8 eb 78 0e

0000180 0c d4 44 29 73 26 d6 c3 d6 55 e6 71 be 4c 3c a9

0000190 0b c5 c8 01 3f 31 95 a2 bd b5 d7 db c2 80 69 8c

00001a0 93 f9 f5 eb 6b f2 b3 96 07 7e 2c 5e 83 c5 cb 20

00001b0 d7 d1 f7 02 40 3f a8 ad 76 d2 02 da 84 be 48 20

00001c0 69 15 38 6b 9c 61 66 03 9d 87 97 95 ad 24 23 ad

00001d0 c0 a5 44 3e f0 7b 2c 0e 1e 18 80 5f fd a0 00 43

00001e0 4b e9 ac db 1c 1d 8d 7c ca 00 53 a6 10 03 1c ba

00001f0 d2 c9 f4 05 ad 02 40 76 eb 61 17 8c 0a a0 26 07

0000200 c7 ba 2a 4d 91 c1 bd 47 aa 9a 11 a7 41 8f ae 11

0000210 91 f1 47 d0 6d a3 8a 1b f6 a5 62 cf 5b f0 ab e1

0000220 b1 9b 0a 22 32 5a 07 ff 9a b8 7d 6a 64 2b f5 6f

0000230 3d f3 fb ae 61 a6 11 02 41 00 87 61 c1 63 4e 84

0000240 89 a5 fb a6 d2 dc cc 4b c0 59 25 c1 60 0b 07 36

0000250 4c bc e2 96 7c a4 d0 f6 f0 3a 5f 6e d9 35 30 6d

0000260 d2 28 f6 e4 c2 36 ea c0 fb 76 db 85 ab 6e fb 36

0000270 cf 7d f9 07 70 af 91 55 8e 78

000027a

此时如果从后往前看的话，其实可以发现PKCS8仅比PKCS1多了一个26自己的头，剩余的内容均完全一致。

我们可以使用以下的命令进行验证：

bash# openssl asn1parse -i -in pkcs8.der -inform DER

0:d=0 hl=4 l= 630 cons: SEQUENCE

4:d=1 hl=2 l= 1 prim: INTEGER :00

7:d=1 hl=2 l= 13 cons: SEQUENCE

9:d=2 hl=2 l= 9 prim: OBJECT :rsaEncryption

20:d=2 hl=2 l= 0 prim: NULL

22:d=1 hl=4 l= 608 prim: OCTET STRING [HEX DUMP]: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

可以看到 22:d=1 hl=4 l= 608 prim: OCTET STRING 这一行的输出就是pkcs1.der的内容。而上面的内容就是pkcs8比pkcs1多的内容。其实最主要的就是算法信息，这也是pkcs8能存储各种算法私钥的原因。

总结

从时间顺序上可以看出来，PKCS标准也是在不断发展的，PKCS1的标准是先于PKCS8出来的，那时候甚至非对称算法还只有RSA是成熟的，在计算机领域刚刚得到应用，PKCS专门将RSA的算法作为一个标准输出就不难理解了。随着加密算法的发展才有了PKCS8出来专门做存储密钥这样一件事情。

小知识：关于PEM与DER格式

PEM与DER有什么区别呢？其实PEM就是对DER的内容做了base64的编码并做了一下格式化的输出而已。

DER格式的存储使用了一种叫asn1的数据存储格式来存储各个数据项。我们可以看一下pkcs1.der的输出：

bash# openssl asn1parse -i -in pkcs1.der -inform DER

0:d=0 hl=4 l= 604 cons: SEQUENCE

4:d=1 hl=2 l= 1 prim: INTEGER :00

7:d=1 hl=3 l= 129 prim: INTEGER :ACB3B7D2A7EA996800A05BEAC54AD1CE0F1F19EC7AF56C53319EA75EEB54A6705E9D6EE73F0B5960258FC5CAB4CFC65BB8C063694E1567D653DFBD0282367E3DDA477C925D3CEB77E1537AE4FBBFF5F11FAE402AE9B33F511B3D734929911F69B78A0C3335A7E38AEF6F009EDE999E509931881AA01AA3ADB0EF0697C7C81F23

139:d=1 hl=2 l= 3 prim: INTEGER :010001

144:d=1 hl=3 l= 128 prim: INTEGER :2898FEC7686DBFAE312781340938F3650B2CF67D1ED27EAA77E9A1D2B0636FD4CE8917BF0894F467A3ACCE843E48F18A323E17A0739898964B9536EB560CD553F5E0305BB3F762033E169269F1E9935E37055BBA7DCD07BEDF8A21F52AB63D214872275B5B48090440DCE26850359335335B0FE88D431FBA4F9DC0198DE76691

275:d=1 hl=2 l= 65 prim: INTEGER :E081C9230D8281F520C1F2D1B8A220B71FFAC7716F48CBD71528522A2B2FB5907885263B06698F095A936BE1ED3149A5720BDA22EC80892645B07BDE1109D135

342:d=1 hl=2 l= 65 prim: INTEGER :C4ED93DD4F5834E428A8EB780E0CD444297326D6C3D655E671BE4C3CA90BC5C8013F3195A2BDB5D7DBC280698C93F9F5EB6BF2B396077E2C5E83C5CB20D7D1F7

409:d=1 hl=2 l= 64 prim: INTEGER :3FA8AD76D202DA84BE48206915386B9C6166039D879795AD2423ADC0A5443EF07B2C0E1E18805FFDA000434BE9ACDB1C1D8D7CCA0053A610031CBAD2C9F405AD

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里面讲RSA私钥的所有数据都输出了。

本文仅对未加密的pkcs1与pkcs8私钥文件进行对比，未对比加密后的文件格式。