X.509学习记录（三）：X.509证书解析

关于ASN1的一点补充

在RFC2459里面，我看到了一些证书的定义中包含了EXPLICIT这个标识，经过查询一些资料，我发现了这样一些更细的定义。

之前有提到过，ASN.1以TLV（Tag标签、Length长度、Value值）来表示数据，ASN.1格式中的第一个字节表示了类型，在ASN.1中，有预定义的三十多种类型（好像是32，但是没有找到相关文档）。32位只需要5个bit就够了，那么一个字节有8bit，有三个bit就被浪费掉了，肯定是漏掉了什么。

通常的TAG是一个字节，8bit，被分为了3段。最高的两位bit[7]和bit[6]表示TagClass，表示这个标签的类；接下来的一位bit[5]是表示这个标签是基本类型（0）还是结构化类型（1），如果是结构化类型的话，后面会再跟一层TVL；

TAG

Tag Class

标签有四种类型，分别是：UNIVERSAL，APPLICATION，context-specific和PRIVATE,现在APPLICATION（应用标签）和PRIVATE（私有标签）已经不建议使用了，所以我们只讲一下另外两个。

TagClass

UNIVERSAL 通用标签

在ASN.1中的Universal类型如下表：

Tag Value	Tag类型
1	BOOLEAN
2	INTEGER
3	BIT STRING
4	OCTET STRING
5	NULL
6	OBJECT IDENTIFIER
7	ObjectDescripion
8	EXTERNAL,INSTANCE OF
9	REAL
10	ENUMERATED
11	EMBEDDED PDV
12	UFT8String
13	RELATIVE-OID
14	保留
15	保留
16	SEQUENCE,SEQUENCE OF
17	SET,SET OF
18	NumericString
19	PrintableString
20	TeletexString,T61String
21	VideotexString
22	IA5String
23	UTCTime
24	GeneralizedTime
25	GraphicString
26	VisibleString,ISO646String
27	GeneralString
28	UniversalString
29	CHARACTER STRING
30	BMPString
31	保留

Context-specific 上下文专用标签

既然ASN.1的UNIVERSAL中已经定义了很多基本类型，比如各种集合、各种字符串等，那我们为什么还需要使用到Context-specific呢？

我是这样理解的，在某些定义中，会出现可选项。只使用Universal Tag的情况下无法解决混乱的问题。

  People  ::=  SEQUENCE  {
        name      UFT8String,
        age       INTEGER,
        gender    UFT8String,
        adress    UFT8String OPTIONAL,
        school    UFT8String OPTIONAL,
        hobby     UFT8String OPTIONAL      }

看一下上面这个定义，一个人包含了姓名、年龄、性别，还带有3个可选项，地址、学校和业余爱好。当你解析出来这样一个People信息的时候，第四项应该是什么呢？

SEQUENCE--
         -UFT8String  "Bob"
         -INTEGER     14
         -UFT8String  "male"
         -UFT8String  "ChangAn"
         -UFT8String  "Comic"

前三项我们可以对照定义来解析，是一个名字叫做Bob的12岁小男孩，但是第四项和第五项究竟是表示哪一个呢，因为地址、学校和业余爱好的类型相同，并且都是可选项，你并不知道发送者对Bob的定义。

但是如果更换成Context-specific就不同了，我们可以通过标记的序列号来区分它们。

  People  ::=  SEQUENCE  {
        name      UFT8String,
        age       INTEGER,
        gender    UFT8String,
        adress   [0] UFT8String OPTIONAL,
        school   [1] UFT8String OPTIONAL,
        hobby    [2] UFT8String OPTIONAL      }

同样的，收到的信息也有相应的变化，可以清楚的分辨对应项。

SEQUENCE--
         -UFT8String  "Bob"
         -INTEGER     14
         -UFT8String  "male"
         -Context[0]--
                     -UFT8String  "ChangAn"
         -Context[2]--
                     -UFT8String  "Comic"

回到X509证书

接着上次的总结，一张X509证书是由待签名证书、签名算法、签名值组成的。签名算法是一个OID对象，签名值是一个字符串。而证书主要的信息都是在待签名证书（to be signed certificate）中。

TbsCertificate

待签名证书的结构如下

TBSCertificate  ::=  SEQUENCE  {
    version         [0]  EXPLICIT Version DEFAULT v1,
    serialNumber         CertificateSerialNumber,
    signature            AlgorithmIdentifier,
    issuer               Name,
    validity             Validity,
    subject              Name,
    subjectPublicKeyInfo SubjectPublicKeyInfo,
    issuerUniqueID  [1]  IMPLICIT UniqueIdentifier OPTIONAL,
                         -- If present, version shall be v2 or v3
    subjectUniqueID [2]  IMPLICIT UniqueIdentifier OPTIONAL,
                         -- If present, version shall be v2 or v3
    extensions      [3]  EXPLICIT Extensions OPTIONAL
                         -- If present, version shall be v3        }
———————————————————————————————————————————————————————                         
Version  ::=  INTEGER  {  v1(0), v2(1), v3(2)  }

CertificateSerialNumber  ::=  INTEGER

Validity ::= SEQUENCE {
     notBefore      Time,
     notAfter       Time }

Time ::= CHOICE {
     utcTime        UTCTime,
     generalTime    GeneralizedTime }

UniqueIdentifier  ::=  BIT STRING

SubjectPublicKeyInfo  ::=  SEQUENCE  {
     algorithm            AlgorithmIdentifier,
     subjectPublicKey     BIT STRING  }

Extensions  ::=  SEQUENCE SIZE (1..MAX) OF Extension

Extension  ::=  SEQUENCE  {
     extnID      OBJECT IDENTIFIER,
     critical    BOOLEAN DEFAULT FALSE,
     extnValue   OCTET STRING  }

待签名证书中包含的主要信息有版本号、证书序列号、签名算法、签发者、有效期、使用者。

证书版本

证书版本是一个整数，现有的证书版本有三个

V1版本：对应值为0，证书只有基本项时为V1
V2版本：对应值为1，证书中除了基本型外，还包含了签发者ID与使用者ID
V3版本：对应值为2，证书中包含扩展项

证书序列号

证书序列号是一串整数，对于每一张证书，证书序列号应该是唯一的。

签名算法

这里的签名算法和之前的签名算法必须对应，否则证书无法验证通过。

有效期

有效期是一个时间序列，包含签发时间与过期时间，可选的类型有UTCTime和GeneralizedTime两种。

UTCTime的格式是yyMMddHHmmssZ
GeneralizedTime的格式是yyyyMMddHHmmss.sZ 在2050年以后的证书时间必须要使用GeneralizedTime

Tips：GMT时间与UTC时间稍有不同

签发者和使用者

由于签发者和使用者的类型都是一样的，是一些DN项（Distinguish Name）的集合,所以放在一起来说。

常见的DN项有：

属性类型名称	含义	简写
Common Name	通用名称	CN
Organizational Unit name	机构单元名称	OU
Organization name	机构名	O
Locality	地理位置	L
State or province name	州/省名	S
Country	国名	C

一些问题

证书序列号是以十进制还是十六进制展示的？
为什么证书日期与Windows中的差距一天？
为什么一张签名证书里面有两个Signature字段？
为什么证书指纹在系统中显示是属性而不是扩展项？

学习RFC的目的

在具体的工作中，我们可能很少有真正用到文档中的知识，但是通过对文档的学习，可以让我们养成在工作中深入探索细节的习惯。对细节了解得越多，在解决问题的时候才能考虑得越全面，从而提高工作和学习的效率。

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