基于OpenSSL，实现C语言SM2的PKCS8的公私钥编码

最新推荐文章于 2025-04-11 16:21:55 发布
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分类专栏： C语言 OpenSSL PKCS 文章标签： 开发语言 算法 c语言 数据结构
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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/weixin_49984575/article/details/130386788
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该博客探讨如何基于OpenSSL在C语言环境中实现SM2公私钥的PKCS8编码。通过介绍如何使用OpenSSL库，包括涉及到的算法、数据编码转换等内容，帮助读者理解证书请求（PKCS10）的生成过程。文中提供主要函数的示例，并指出需使用支持国密算法SM2的OpenSSL库来避免编译错误。

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基于OpenSSL， 实现算法的 Engine专栏

基于OpenSSL， 实现数据编码转换专栏

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基于OpenSSL，实现C语言RSA的PKCS10的证书请求

基于OpenSSL，实现C语言SM2的PKCS10的证书请求 

基于OpenSSL，实现C语言RSA的PKCS8的公私钥编码

在日常工作中使用密码，就一定会接触到OpenSSL，这个算法库带给我们的东西太多太多，不管是密码算法层面，还有代码框架和使用技巧上更是值得我们去学习和专研。

在接触密码学中，就会涉及到证书，我们在虚拟网络中产生信任，就要有一个信任源，而在密码层面，信任源就是颁布证书的认证中心，从而，证书就是我们可以相信的虚拟对象。

在自己的学习过程中，可以参考网络中，自己创建一个CA中心，自己产生一个证书请求，自己用CA中心颁发一个自签名的证书，这样在验证过程中，就可以验证此证书了。这里的证书请求就是PKCS10，简称为P10。下面我将给出针对C语言产生P10的实例。

主要函数如下：

// 获得内存中公钥的PKCS8编码字符串
// 调用者需要释放ppucDer变量的内存
int lbxx_pkcs8_i2d_sm2_memory_prikey(unsigned char *pucPrikey, unsigned int uiKeylen, unsigned char **ppucDer, unsigned int *puiLen);
// 获得内存中公钥的PKCS8编码字符串
// 调用者需要释放ppucDer变量的内存
int lbxx_pkcs8_i2d_sm2_memory_pubkey(unsigned char *pucPubkey, unsigned int uiKeylen, unsigned char **ppucDer, unsigned int *puiLen);
// 从PKCS8编码中获得私钥
int lbxx_pkcs8_d2i_sm2_prikey(unsigned char *pucDer, unsigned int puiLen, unsigned char *pucPrikey, unsigned int *uiKeylen);
// 从PKCS8编码中获得公钥
int lbxx_pkcs8_d2i_sm2_pubkey(unsigned char *pucDer, unsigned int puiLen, unsigned char *pucPubkey, unsigned int *uiKeylen);
// 获得新密钥私钥的PKCS8编码字符串
// 调用者需要释放ppucDer变量的内存
int lbxx_pkcs8_i2d_sm2_generate_prikey(unsigned char **ppucDer, unsigned int *puiLen);
// 获得新密钥公钥的PKCS8编码字符串
// 调用者需要释放ppucDer变量的内存
int lbxx_pkcs8_i2d_sm2_generate_pubkey(unsigned char **ppucDer, unsigned int *puiLen);

具体调用方式如下，我添加了一些注释，便于理解，这里需要使用带有国密算法SM2/3/4的OpenSSL库编译，否则会报错误。

/****************************************************************
 * FileName:    pkcs8_sm2.c
 * Author:      labixiaoxin1849
 * Date:        2023-04-23
 * Description: SM2 key for pkcs8 algorithm call of OpenSSL
 ****************************************************************/
 
#include <string.h>
#include <openssl/ec.h>
#include <openssl/evp.h>
#include <openssl/x509.h>

static unsigned char sPrikey[] = { 
	0xfc, 0x0b, 0xe0, 0x52, 0x8b, 0x6e, 0xab, 0x7c, 0xf8, 0x92, 0xf0, 0x5c, 0xc2, 0xfe, 0x94, 0xa0, 
	0x47, 0x1a, 0x12, 0x8b, 0x29, 0xb5, 0xcb, 0xb8, 0x92, 0x99, 0x0c, 0x7f, 0x4c, 0x2a, 0x2b, 0x7b
};
static unsigned int sPrikeyLen = 32;


static unsigned char sPubkey[] = {
	0x04, 0x90, 0x0b, 0x0d, 0x87, 0xc0, 0xbd, 0x5d, 0x57, 0x60, 0x7a, 0x2a, 0xe1, 0x43, 0x14, 0x4d, 
	0xa4, 0xe1, 0x2f, 0xe5, 0x9d, 0xbd, 0x02, 0x2c, 0xc3, 0x97, 0x8a, 0x71, 0xb1, 0x52, 0xc6, 0xf2, 
	0xb4, 0x52, 0x14, 0xaa, 0x1e, 0xee, 0x78, 0x5f, 0x1f, 0xe8, 0x5b, 0x44, 0x63, 0x68, 0x2b, 0x6e, 
	0x07, 0x80, 0x7a, 0xfd, 0x61, 0x9e, 0xca, 0x94, 0xcb, 0x41, 0x7d, 0xe7, 0xe4, 0x49, 0xbf, 0x3c, 
	0xda,
};
static unsigned int sPubkeyLen = 65;


// 获得内存中公钥的PKCS8编码字符串
// 调用者需要释放ppucDer变量的内存
int lbxx_pkcs8_i2d_sm2_memory_prikey(unsigned char *pucPrikey, unsigned int uiKeylen, unsigned char **ppucDer, unsigned int *puiLen)
{
	int ret = -1;
	EC_KEY *pSM2 = NULL;
	EVP_PKEY *pKey = NULL;
	PKCS8_PRIV_KEY_INFO *p8 = NULL;
	
	do{
		/* 根据nid创建EC_KEY */
		pSM2 = EC_KEY_new_by_curve_name(EVP_PKEY_SM2);
		if (!pSM2) {
			break;
		}
		/* 从内存设置私钥 */
		ret = EC_KEY_oct2priv(pSM2, pucPrikey, uiKeylen);
		if (ret != 1) {
			break;
		}

		const EC_GROUP *ecGroup = EC_KEY_get0_group(pSM2);
		EC_POINT *ecPubPoint = EC_POINT_new(ecGroup);
		const BIGNUM *ecPriKey = EC_KEY_get0_private_key(pSM2);
		ret = EC_POINT_mul(ecGroup, ecPubPoint, ecPriKey, NULL, NULL, NULL);
		if (ret) {
			EC_KEY_set_public_key(pSM2, ecPubPoint);
		}
		EC_POINT_free(ecPubPoint);

		/* 创建EVP_PKEY并设置密钥 */
		pKey = EVP_PKEY_new();
		if (!pKey) {
			break;
		}
		if (!EVP_PKEY_set1_EC_KEY(pKey, pSM2)){
			break;
		}
		
		/* EVP_PKEY转为PKCS8 */
		p8 = EVP_PKEY2PKCS8(pKey);
		if (!p8) {
			break;
		}
		*puiLen = i2d_PKCS8_PRIV_KEY_INFO(p8, ppucDer);
		
		ret = 0;
		
	}while(0);
	
	EC_KEY_free(pSM2);
	EVP_PKEY_free(pKey);
	PKCS8_PRIV_KEY_INFO_free(p8);
	
	return ret;
}

// 获得内存中公钥的PKCS8编码字符串
// 调用者需要释放ppucDer变量的内存
int lbxx_pkcs8_i2d_sm2_memory_pubkey(unsigned char *pucPubkey, unsigned int uiKeylen, unsigned char **ppucDer, unsigned int *puiLen)
{
	int ret = -1;
	EC_KEY *pSM2 = NULL;
	EVP_PKEY *pKey = NULL;
	
	do{
		/* 根据nid创建EC_KEY */
		pSM2 = EC_KEY_new_by_curve_name(EVP_PKEY_SM2);
		if (!pSM2) {
			break;
		}
		/* 从内存设置公钥 */
		const unsigned char *pp = pucPubkey;
		if (!o2i_ECPublicKey(&pSM2, &pp, (long)uiKeylen)) {
			break;
		}

		/* 创建EVP_PKEY并设置密钥 */
		pKey = EVP_PKEY_new();
		if (!pKey) {
			break;
		}
		if (!EVP_PKEY_set1_EC_KEY(pKey, pSM2)){
			break;
		}
		
		/* EVP_PKEY转为PKCS8 */
		*puiLen = i2d_PUBKEY(pKey, ppucDer);
		
		ret = 0;
		
	}while(0);
	
	EC_KEY_free(pSM2);
	EVP_PKEY_free(pKey);
	
	return ret;
}

// 从PKCS8编码中获得私钥
int lbxx_pkcs8_d2i_sm2_prikey(unsigned char *pucDer, unsigned int puiLen, unsigned char *pucPrikey, unsigned int *uiKeylen)
{
	EC_KEY *pSM2 = NULL;
	EVP_PKEY *pKey = NULL;
	unsigned char *buf = NULL;
	unsigned int len = 0;
	
	pKey = d2i_AutoPrivateKey(NULL, (const unsigned char **)&pucDer, puiLen);
	if(!pKey) {
		return 1;
	}
	if (EVP_PKEY_id(pKey) != EVP_PKEY_EC && EVP_PKEY_id(pKey) != EVP_PKEY_SM2){
		return 1;
	}
	pSM2 = (EC_KEY *)EVP_PKEY_get0(pKey);
	if(!pSM2) {
		return 1;
	}
	len = EC_KEY_priv2buf(pSM2, &buf);
	if(*uiKeylen < len) {
		return 1;
	}
	memcpy(pucPrikey, buf, len);
	*uiKeylen = len;
	
	return 0;
}

// 从PKCS8编码中获得公钥
int lbxx_pkcs8_d2i_sm2_pubkey(unsigned char *pucDer, unsigned int puiLen, unsigned char *pucPubkey, unsigned int *uiKeylen)
{
	int len = 0;
	unsigned char *buf = NULL;
	EVP_PKEY *pKey = NULL;
	
	pKey = d2i_PUBKEY(NULL, (const unsigned char **)&pucDer, puiLen);
	if(!pKey) {
		return 1;
	}
	len = i2o_ECPublicKey((EC_KEY *)EVP_PKEY_get0(pKey), &buf);
	if(*uiKeylen < len) {
		return 1;
	}
	memcpy(pucPubkey, buf, len);
	*uiKeylen = len;
	
	return 0;
}

// 获得新密钥私钥的PKCS8编码字符串
// 调用者需要释放ppucDer变量的内存
int lbxx_pkcs8_i2d_sm2_generate_prikey(unsigned char **ppucDer, unsigned int *puiLen)
{
	int ret = -1;
	EVP_PKEY *pKey = NULL;
	EVP_PKEY_CTX *pkey_ctx = NULL;
	PKCS8_PRIV_KEY_INFO *p8 = NULL;

	do{
		/* 
		 * 创建ECC类型的EVP用于生成SM2密钥对
		 * 使用ECC类型是因为SM2操作函数中并没有提供生成算法
		 * 在生成密钥对时，设置group同样可以产生SM2类型密钥对
		 */ 
		pkey_ctx = EVP_PKEY_CTX_new_id(EVP_PKEY_EC, NULL);
		if (!pkey_ctx) {
			break;
		}
		/* 必须调用init，内部设置操作类型 */
		if (EVP_PKEY_keygen_init(pkey_ctx) <= 0){
			break;
		}
		/* 设置SM2类型GROUP */
		EVP_PKEY_CTX_set_ec_paramgen_curve_nid(pkey_ctx, EVP_PKEY_SM2);
		/* 获取密钥对,结果存放于pKey中 */
		if (EVP_PKEY_keygen(pkey_ctx, &pKey) <= 0) {
			break;
		}

		/* EVP_PKEY转为PKCS8 */
		p8 = EVP_PKEY2PKCS8(pKey);
		if (!p8) {
			break;
		}
		*puiLen = i2d_PKCS8_PRIV_KEY_INFO(p8, ppucDer);
		
		ret = 0;
		
	}while(0);
	
	EVP_PKEY_free(pKey);
	EVP_PKEY_CTX_free(pkey_ctx);
	PKCS8_PRIV_KEY_INFO_free(p8);

	return ret;
}

// 获得新密钥公钥的PKCS8编码字符串
// 调用者需要释放ppucDer变量的内存
int lbxx_pkcs8_i2d_sm2_generate_pubkey(unsigned char **ppucDer, unsigned int *puiLen)
{
	int ret = -1;
	EVP_PKEY *pKey = NULL;
	EVP_PKEY_CTX *pkey_ctx = NULL;

	do{
		/* 
		 * 创建ECC类型的EVP用于生成SM2密钥对
		 * 使用ECC类型是因为SM2操作函数中并没有提供生成算法
		 * 在生成密钥对时，设置group同样可以产生SM2类型密钥对
		 */ 
		pkey_ctx = EVP_PKEY_CTX_new_id(EVP_PKEY_EC, NULL);
		if (!pkey_ctx) {
			break;
		}
		/* 必须调用init，内部设置操作类型 */
		if (EVP_PKEY_keygen_init(pkey_ctx) <= 0){
			break;
		}
		/* 设置SM2类型GROUP */
		EVP_PKEY_CTX_set_ec_paramgen_curve_nid(pkey_ctx, EVP_PKEY_SM2);
		/* 获取密钥对,结果存放于pKey中 */
		if (EVP_PKEY_keygen(pkey_ctx, &pKey) <= 0) {
			break;
		}

		/* EVP_PKEY转为PKCS8 */
		*puiLen = i2d_PUBKEY(pKey, ppucDer);
		
		ret = 0;
		
	}while(0);
	
	EVP_PKEY_free(pKey);
	EVP_PKEY_CTX_free(pkey_ctx);

	return ret;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
	int ret = 0;
	// 必须为NULL
	unsigned char *pucDer = NULL;
	unsigned int uiDerlen = 0;
	unsigned char buf[128] = { 0 };
	unsigned int len = sizeof(buf);
	
	ret = lbxx_pkcs8_i2d_sm2_generate_prikey(&pucDer, &uiDerlen);
	if(ret != 0) {
		printf("call lbxx_pkcs8_i2d_sm2_generate_prikey() error\n");
		return 1;
	}
	OPENSSL_free(pucDer);
	pucDer = NULL;
	
	ret = lbxx_pkcs8_i2d_sm2_generate_pubkey(&pucDer, &uiDerlen);
	if(ret != 0) {
		printf("call lbxx_pkcs8_i2d_sm2_generate_pubkey() error\n");
		return 1;
	}
	OPENSSL_free(pucDer);
	pucDer = NULL;
	
	ret = lbxx_pkcs8_i2d_sm2_memory_prikey(sPrikey, sPrikeyLen, &pucDer, &uiDerlen);
	if(ret != 0) {
		printf("call lbxx_pkcs8_i2d_sm2_memory_prikey() error\n");
		return 1;
	}
	ret = lbxx_pkcs8_d2i_sm2_prikey(pucDer, uiDerlen, buf, &len);
	if(ret != 0) {
		printf("call lbxx_pkcs8_d2i_sm2_prikey() error\n");
		return 1;
	}
	if(sPrikeyLen != len || memcmp(sPrikey, buf, len) != 0) {
		printf("sm2 pkcs8 private key encode or decode error!!!!\n");
		return 1;
	}
	OPENSSL_free(pucDer);
	pucDer = NULL;
	
	memset(buf, 0x00, sizeof(buf));
	len = sizeof(buf);
	ret = lbxx_pkcs8_i2d_sm2_memory_pubkey(sPubkey, sPubkeyLen, &pucDer, &uiDerlen);
	if(ret != 0) {
		printf("call lbxx_pkcs8_i2d_sm2_memory_pubkey() error\n");
		return 1;
	}
	ret = lbxx_pkcs8_d2i_sm2_pubkey(pucDer, uiDerlen, buf, &len);
	if(ret != 0) {
		printf("call lbxx_pkcs8_d2i_sm2_pubkey() error\n");
		return 1;
	}
	if(sPubkeyLen != len || memcmp(sPubkey, buf, len) != 0) {
		printf("sm2 pkcs8 public key encode or decode error!!!!\n");
		return 1;
	}
	OPENSSL_free(pucDer);
	pucDer = NULL;
	
	printf("sm2 pkcs8 test success!!!\n");
	return 0;
}

 

 

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