Rust 中 PKCS1 与 PKCS8 RSA 密钥格式转换及比较

引言

在现代加密应用中，RSA 密钥对是常用的非对称加密技术。为了确保密钥的安全性和兼容性，我们通常需要将密钥存储为不同的格式，如 PKCS#1 和 PKCS#8。本文将详细介绍如何使用 Rust 将 PKCS#1 格式的 RSA 密钥对转换为 PEM 格式并存储，并比较 PKCS#1 与 PKCS#8 的异同及优缺点。

1. 生成 RSA 密钥对

首先，我们需要生成 RSA 密钥对。以下是生成 RSA 密钥对的代码：

use rsa::{RsaPrivateKey, RsaPublicKey};
use rand::rngs::OsRng;

fn generate_rsa_keys() -> (RsaPrivateKey, RsaPublicKey) {
    let mut rng = OsRng;
    let bits = 2048;
    let private_key = RsaPrivateKey::new(&mut rng, bits).expect("failed to generate a key");
    let public_key = RsaPublicKey::from(&private_key);
    (private_key, public_key)
}

2. 将 PKCS#1 格式的密钥转换为 PEM 格式并存储

接下来，我们将生成的密钥对转换为 PKCS#1 格式的 PEM 编码，并将其存储为文件。以下是完整示例代码：

use rsa::{RsaPrivateKey, RsaPublicKey};
use rand::rngs::OsRng;
use rsa::pkcs1::{EncodeRsaPrivateKey, EncodeRsaPublicKey};
use std::fs::File;
use std::io::Write;

fn generate_rsa_keys() -> (RsaPrivateKey, RsaPublicKey) {
    let mut rng = OsRng;
    let bits = 2048;
    let private_key = RsaPrivateKey::new(&mut rng, bits).expect("failed to generate a key");
    let public_key = RsaPublicKey::from(&private_key);
    (private_key, public_key)
}

pub fn save_pkcs1_keys_to_files(private_key: &RsaPrivateKey, public_key: &RsaPublicKey) {
    let private_key_pem = private_key
        .to_pkcs1_pem(rsa::pkcs1::LineEnding::CRLF)
        .expect("failed to serialize private key");
    let public_key_pem = public_key
        .to_pkcs1_pem(rsa::pkcs1::LineEnding::CRLF)
        .expect("failed to serialize public key");

    let mut private_file =
        File::create("private_key_pkcs1.pem").expect("failed to create private key file");
    let mut public_file = File::create("public_key_pkcs1.pem").expect("failed to create public key file");

    private_file
        .write_all(private_key_pem.as_bytes())
        .expect("failed to write private key to file");
    public_file
        .write_all(public_key_pem.as_bytes())
        .expect("failed to write public key to file");
}

fn main() {
    let (private_key, public_key) = generate_rsa_keys();
    save_pkcs1_keys_to_files(&private_key, &public_key);
    println!("RSA keys generated and saved to PKCS#1 PEM files.");
}

3. PKCS#1 与 PKCS#8 的异同及优缺点

异同点

• 格式定义：

  • PKCS#1：专门为 RSA 密钥设计，定义了 RSA 公钥和私钥的格式。
  • PKCS#8：通用的密钥存储格式，支持多种加密算法，包括 RSA、DSA、ECDSA 等。

• 结构：

  • PKCS#1：私钥包含模数 n、私钥指数 d 以及其他参数（如 p、q、dmp1、dmq1、iqmp）。公钥包含模数 n 和公钥指数 e。
  • PKCS#8：私钥包含版本号、算法标识符、私钥数据以及可选的属性。公钥包含算法标识符和公钥数据。

优缺点

• PKCS#1：

  • 优点：
    • 专门为 RSA 设计，格式简单，直接包含 RSA 密钥的参数。
    • 适用于只需要 RSA 密钥的应用场景。
  • 缺点：
    • 不支持其他加密算法，兼容性较差。
    • 格式较为简单，缺乏通用性。

• PKCS#8：

  • 优点：
    • 支持多种加密算法，具有良好的兼容性。
    • 格式通用，适用于多种加密应用场景。
  • 缺点：
    • 格式较为复杂，包含更多的元数据信息。
    • 对于只需要 RSA 密钥的应用场景，可能显得过于复杂。

4. 总结

通过上述代码，我们成功生成了 RSA 密钥对，并将其存储为 PKCS#1 格式的 PEM 文件。PKCS#1 格式专门为 RSA 设计，格式简单，适用于只需要 RSA 密钥的应用场景。而 PKCS#8 格式则是一种通用的密钥存储格式，支持多种加密算法，具有良好的兼容性。

5. 注意事项

• 安全性：密钥文件应妥善保管，避免泄露。
• 兼容性：根据实际需求选择合适的密钥格式，以确保密钥的安全性和兼容性。

通过本文的详细介绍和示例代码，读者可以轻松理解和实现 RSA 密钥对的生成和存储，为实际应用中的加密需求提供有力支持。