如何在Java中将私钥写入受密码保护的DER格式？

Question

我有一个用Java生成的RSA密钥对，我需要以编程方式将私钥写入与运行此命令时openssl相同的格式（并为提示符输入适当的数据，即保护私钥的密码短语））：

openssl req -out request.csr -newkey rsa:2048 -keyout privkeyfile

生成密钥对的Java代码非常标准：

KeyPairGenerator keyGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
keyGen.initialize(2048);
KeyPair keyPair = keyGen.genKeyPair();

（在我的Windows计算机上）openssl命令的运行示例输出为：

编辑更改了openssl的示例输出

编辑我尝试使用下面的代码读取Java生成的openssl生成的私钥文件，以尝试获取一些参数，但最终出现以下异常：

Exception in thread "main" java.io.IOException: ObjectIdentifier() -- data isn't an object ID (tag = 48)
    at sun.security.util.ObjectIdentifier.<init>(Unknown Source)
    at sun.security.util.DerInputStream.getOID(Unknown Source)
    at com.sun.crypto.provider.PBES2Parameters.engineInit(PBES2Parameters.java:267)
    at java.security.AlgorithmParameters.init(Unknown Source)
    at sun.security.x509.AlgorithmId.decodeParams(Unknown Source)
    at sun.security.x509.AlgorithmId.<init>(Unknown Source)
    at sun.security.x509.AlgorithmId.parse(Unknown Source)
    at javax.crypto.EncryptedPrivateKeyInfo.<init>(EncryptedPrivateKeyInfo.java:95)
    at crypto.ReadOpensslKey.main(ReadOpensslKey.java:35)

读取文件的Java代码：

package crypto;

import org.bouncycastle.util.encoders.Base64;
import javax.crypto.EncryptedPrivateKeyInfo;  
import javax.crypto.SecretKeyFactory;  
import javax.crypto.spec.PBEKeySpec;  
import java.io.IOException;  
import java.nio.file.Files;  
import java.nio.file.Paths;  
import java.security.InvalidKeyException;  
import java.security.KeyFactory;  
import java.security.NoSuchAlgorithmException;  
import java.security.PrivateKey;  
import java.security.spec.InvalidKeySpecException;  
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec; 

public class ReadOpensslKey {

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        String encrypted = new String(Files.readAllBytes(Paths.get("<insert path to openssl generated privkeyfile>")));  

        //Create object from encrypted private key  
        encrypted = encrypted.replace("-----BEGIN ENCRYPTED PRIVATE KEY-----", "");  
        encrypted = encrypted.replace("-----END ENCRYPTED PRIVATE KEY-----", "");  
        EncryptedPrivateKeyInfo pkInfo = new EncryptedPrivateKeyInfo(Base64.decode(encrypted));  // exception is thrown here
        System.out.println(pkInfo.getAlgName());
        PBEKeySpec keySpec = new PBEKeySpec("abcde".toCharArray()); // password  
        SecretKeyFactory pbeKeyFactory = SecretKeyFactory.getInstance(pkInfo.getAlgName());  
        PKCS8EncodedKeySpec encodedKeySpec = pkInfo.getKeySpec(pbeKeyFactory.generateSecret(keySpec));  
        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");  
        PrivateKey encryptedPrivateKey = keyFactory.generatePrivate(encodedKeySpec);  
    }

}

Answer 1

首先，您是否真的需要这种特定格式，或者仅可以使用OpenSSL格式（以及使用OpenSSL的程序，例如Apache httpd和nginx以及curl和PHP等）？ 如果是后者，那么还有其他一些更简便，更好的选择。 但是您没有要求，所以我不会回答。

其次，您必须有一个非常老的OpenSSL。 从2010年的1.0.0版本开始， req -newkey -keyout写入PKCS8格式，而不是传统的aka遗留格式。

第三，这种格式是PEM而不是DER； 有传统的DER格式，但无法加密。 （可以使用DER或PEM对PKCS8进行加密。）

第四，如果可以使用BouncyCastle，则可以直接执行此操作。 来自bcpkix的版本（任何最新版本），在标准JCE PrivateKey上使用org.bouncycastle.openssl.jcajce.JcaMiscPEMGenerator和一个JcePEMEncryptorBuilder指定DES-EDE3-CBC在内存中创建PEMObject ，然后由PEMWriter写出。 即使您实际上不能使用BC，它也是开源的（而且IMO的设计很好，尽管大多被轻描淡写了），它可以帮助您查看其代码。

那些人说，您所要求的内容（几乎）由PEM_write_RSAPrivateKey手册页PEM_write_RSAPrivateKey （应在您的系统上，但由于您的版本较旧，您最好使用网络副本）在末尾“ PEM ENCRYPTION FORMAT”部分中，并结合参考的EVP_BytesToKey手册页。 特别：

从PKCS1（当前为rfc8017）构造为RSAPrivateKey的“传统”编码，而不是JCE PrivateKey.getEncoded()返回的PKCS8 / rfc5208 PrivateKeyInfo编码。 PKCS8编码确实包含PKCS1编码的一部分（PKCS8是围绕任何数量的算法特定编码的算法通用包装器），因此您可以从PKCS8中提取PKCS1（如BC一样），也可以直接从PKCS1中构造PKCS1。关键组件n，e，d，p，q，dmp1，dmq1，qinvp。 （ otherPrimeInfos仅适用于所谓的“ otherPrimeInfos数” RSA，它表示n的两个以上因子，几乎没有人实际使用。）
使用应用于password||salt的MD5的一个（！）迭代从密码中得出实际的加密密钥，其中salt是随机IV（3DES为8字节）的副本加上（因为不够） MD5(firstblock||password||salt)然后将总数截断为24个字节。
用CBC（上面的IV）和PKCS5填充用3DES（JCE称为DESEDE）加密。 （对于3DES或DES，密钥每个字节的低位名义上都是奇偶校验，但是您不需要设置它们，因为JCE没有实现它们。）
转换为base64，每64个字符使用换行符，并添加BEGIN和END行以及标头行，如您所正确猜测的那样，以十六进制显示IV

Answer 2

我最终使用以下代码使它工作：

import java.io.FileOutputStream;
import java.io.StringWriter;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.SecureRandom;
import java.security.Security;

import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider;
import org.bouncycastle.openssl.PKCS8Generator;
import org.bouncycastle.openssl.jcajce.JcaPEMWriter;
import org.bouncycastle.openssl.jcajce.JcaPKCS8Generator;
import org.bouncycastle.openssl.jcajce.JceOpenSSLPKCS8EncryptorBuilder;
import org.bouncycastle.operator.OutputEncryptor;
import org.bouncycastle.util.io.pem.PemObject; 

public class WriteOpensslKey {

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        // provider is needed for the encryptor builder
        Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());

        // generate key pair
        KeyPairGenerator kpGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");  
        kpGen.initialize(2048, new SecureRandom());  
        KeyPair keyPair = kpGen.generateKeyPair();  

        // construct encryptor builder to encrypt the private key
        JceOpenSSLPKCS8EncryptorBuilder encryptorBuilder = new JceOpenSSLPKCS8EncryptorBuilder(PKCS8Generator.AES_256_CBC);  
        encryptorBuilder.setRandom(new SecureRandom());  
        encryptorBuilder.setPasssword("password".toCharArray());
        OutputEncryptor encryptor = encryptorBuilder.build();  

        // construct object to create the PKCS8 object from the private key and encryptor
        JcaPKCS8Generator pkcsGenerator = new JcaPKCS8Generator(keyPair.getPrivate(), encryptor);  
        PemObject pemObj = pkcsGenerator.generate();  
        StringWriter stringWriter = new StringWriter();  
        try (JcaPEMWriter pemWriter = new JcaPEMWriter(stringWriter)) {  
            pemWriter.writeObject(pemObj);  
        }  

        // write PKCS8 to file
        String pkcs8Key = stringWriter.toString();  
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("<path to output file>");  
        fos.write(pkcs8Key.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));  
        fos.flush();  
        fos.close();  

    }

}

然后，我可以将此私人密钥与openssl一起使用，以对文件进行签名，以对其进行快速测试。

非常感谢@ dave_thompson_085向我指出了正确的方向！

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