在开发过程中，我们常常遇到用RSA进行加密、解密、签名及验签处理，而在进行这些处理的时候，必须首先到导入我们的密钥（公钥或私钥），而我们拿到的密钥有各种形式，例如：pem、der、cer、Pfx、p12、p7b等等。这里我们常常会有很多疑问，我们的处理代码需要那种格式的密钥？这些不同格式的密钥之间如何相互转化？在格式转化中，往往有牵扯到各种概念，象x509、PKCS#1、PKCS#7、PKCS#8、PKCS12，它们又是什么意思呢？接下来，这篇文章会为你一一梳理这些概念。

关于RSA算法的原理这里就不做解释了，这边有一篇阮一峰的文章解释的很清楚，有兴趣的朋友可以去了解一下。RSA密码由三个整数组成，我们分别称之为n、e、d：

(n、d)：私钥，这个我们要私密保存。 (n、e)：公钥，可以对外公布。 n：模数（Modulus），私钥和公钥都包含有这个数。 e：公钥指数（publicExponent），一般是固定值65537。 d：私钥指数（privateExponent）。

使用OpenSSL命名生成一个RSA公钥非常简单，只需要两个命令。

我们得到了一个PKCS#1形式、PEM格式文件的RSA公钥：

下面我们节开始分析这串数据，为了方便，我们这串数据成为 数据2-1。

拿到 数据2-1 我们可以先提几个问题：

我们可以通过OpenSSL命令，导出一个DER格式的公钥

public_pkcs1.der是个二进制文件，我们用二级制查看器查看：

public_pkcs1.pem 实际与 public_pkcs1.der 包含了完全相同的信息。回顾一下 数据2-1，我们发现这个数据有三部分：“-----BEGIN RSA PUBLIC KEY-----”、中间的数据、“-----END RSA PUBLIC KEY-----”。下面我们把 数据2-1 中间的数据用base解码：

可以看到，解码后和 public_pkcs1.der 里面的数据完全相同！

实际上，PEM就是把DER格式的数据用base64编码后，然后再在头尾加上一段“-----”开始的标记而已。

上一节我们提到，DER格式的密钥是二进制的数据，那么这段二进制的数据还有没有结构？通过查阅 RFC 8017，我们得到了一个PKCS#1形式的RSA公钥的定义：

可以看到，PKCS#1形式的RSA公钥定义很简单，只包含n、e值。那这个定义如何帮助我们进一步解析DER格式公钥的二进制数据呢？实际上，上面的定义用的是ASN.1抽象语法标记（Abstract Syntax Notation One），ASN.1用来描述一段二级制数据的结构信息，就像我们用XML来描述文本文件的结构信息一样。我们不能把n、e两个值直接拼接在一起形成二进制公钥，因为这样做公钥的使用者在解析这段公钥的时候就会懵逼。这是什么类型的二级制数据？如果是是一个公钥，那么这个公钥是长度是多少？那段数据是n值，那一段是e值？所以实际上，DER格式公钥除了包含n、e信息以外，还包含了一些结构信息。这些信息我们都是根据上面的ASN.1定义的结构来进行编码和解析。同样的ASN.1定义，可以有多种编码方式：基本编码规则(BER)、可辨别编码规则(DER)，这两种编码采取的是同样的规则，只不过BER编码结果不唯一，而DER对BER的规则加了约束使得结果唯一。BER编码的基本原理就是TLV（Type、Length、Value）,一段二级制数据，开头几个字节指定了接下来的数据时什么类型的，随后几个字节给出Value部分的长度。然后Value部分里面又可以嵌套TLV，就这样编码下去...

我们的public_pkcs1.der就是采用可辨别编码规则(DER)编码方式。 下面就是我把der里面的二级制数据按照TLV进行格式化一下：

然后我们用OpenSSL查看我们密钥的n、e、d值

两相比对，我们就可以看出public_pkcs1.der文件的结构。

在RFC 2347中，我们可以得到RSA私钥的ASN.1定义，如下：

里面包含了n、e、d值，其他参数都可以通过n、e、d计算得到，这里应该是为了方便用户使用，减少因用户计算方式不正确而导致一些操作的失败，故而直接把各种形式的参数定义在私钥里面。

我们把该私钥的二进制数据格式化，得到如下所示:

我们通过OpenSSL来查看一下密钥的各参数情况：

两相比对，结构一目了然。

前面我们介绍了PKCS#1形式的公钥和私钥，那么什么是PKCS#1形式？什么又是PKCS#8形式呢？实际上，PKCS#1形式的密钥专指RSA的密钥，如果一个ECC的密钥就无法用PKCS#1形式来表达。那么有没有一个通过的机构既可以表示RSA密钥，又可以表示ECC的密钥呢？有，这个就是PKCS#8形式的密钥。

在RFC 5208中，我们可以找到PKCS#8密钥的ASN.1定义，如下：

二进制结构如下：

证书有三种类型：X.509证书、PKCS#7证书、PKCS#12证书

X.509只包含公钥，没有私钥，这种证书一般公开发布，可用于放在客服端使用，用于加密、验签。它的ASN.1定义如下：

因为X.509证书只包含公钥，但有些时候我们需要把私钥和公钥合并成一个证书，放在服务端使用，用于解密、签名。 PKCS#12就定义了这样一种证书，它既包含了公钥有包含了私钥。典型的入pfx、p12证书就是PKCS#12证书。

当你收到一个网站的证书后，你需要验证其真实性。因为一个X.509证书包含了公钥、持有人信息、签名。为了验证其真实性，你需要签证其签名，而验证签名则需要签发的CA机构的公钥证书。同样原理，当你拿到CA机构的公钥证书后，你也需要验证该CA机构的真实性，而验证该CA机构的证书，你需要该CA上级机构的CA公钥证书...以此类推，你需要一直验证到根证书为止。

所以为了验证一个网站证书的真实性，你需要的不仅一张证书，而是一个证书链。而PKCS#7就定义了这样一个证书链的类型结构。典型如p7b后缀名的证书就是这样的格式。

下图是苹果网站的证书链：