X509证书结构解析

X509证书是采用DER编码的ASN1结构数据：

Certificate::=SEQUENCE{

tbsCertificate TBSCertificate,

signatureAlgorithm AlgorithmIdentifier,

signatureValue BIT STRING

}

整体X509证书是SEQUENCE类型，包括三个元素。其中，tbsCertificate是证书数据本身， TBSCertificate类型，是整个X509证书数据的主体。所谓”TBS”就是“To be signed”的缩写，tbsCertificate的意思就是“要被签名的证书内容”。因为在前面的文章讲过，每张证书都是被上一级证书对应的私钥签过名的（顶级证书是自签名）；signatureAlgorithm就是所使用的的签名算法标识；signatureValue就是签名结果。

建议使用一些ASN1解析工具，打开一个证书cer文件，对照实例学习。我这里用的是Asn1Editor，打开证书文件效果如下：

下面介绍一下各个元素。第一个是tbsCertificate，TBSCertificate类型，其结构定义如下。

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,

subjectUniqueID [2] IMPLICIT UniqueIdentifier OPTIONAL,

extensions [3] EXPLICIT Extensions OPTIONAL

}

TBSCertificate同样是SEQUENCE，其各个元素说明如下：

version

证书的版本号，Version类型，其定义如下：

Version ::= INTEGER { v1(0), v2(1), v3(2) }

version的默认值是V1，但实际上现在使用的证书基本是V2或V3版本。由于Tag标记为[0] EXPLICIT，所以版本号如果没有被省略，编码时会在它外面加一个新的标识。如下图，可见此证书的版本是V3：

serialNumber

证书的序列号，CertificateSerialNumber类型，即INTEGER类型。

CertificateSerialNumber ::= INTEGER

signature

虽然名字叫”signature”，它实际上是证书进行签名时的算法标识，AlgorithmIdentifier类型，定义如下：

AlgorithmIdentifier ::= SEQUENCE {

algorithm OBJECT IDENTIFIER,

parameters ANY DEFINED BY algorithm OPTIONAL

}

下图可以看出，此证书的签名算法标识是‘’1.2.156.10197.1.501”，也就是使用SM2和SM3的签名算法。

issuer

证书颁发者信息，Name类型，相关类型定义如下：

Name ::= CHOICE {

RDNSequence }

RDNSequence ::= SEQUENCE OF RelativeDistinguishedName

RelativeDistinguishedName ::=SET OF AttributeTypeAndValue

AttributeTypeAndValue ::= SEQUENCE {

type AttributeType,

value AttributeValue }

AttributeType ::= OBJECT IDENTIFIER

AttributeValue ::= ANY DEFINED BY AttributeType

本文中的证书颁发者包含三个信息：所在国别（countryName），颁发机构名称（organizationName）和通用名称（commonName）。

validity

证书有效期，Validity类型

Validity ::= SEQUENCE {

notBefore Time, – 证书有效期起始时间

notAfter Time – 证书有效期终止时间

}

Time ::= CHOICE {

utcTime UTCTime,

generalTime GeneralizedTime }

从上图可以看出，本文证书有效期起始和终止时间是UTCTime类型，长度5年。

subject

证书持有人（主体）信息。本文证书包含国别，所在省（stateOrProviceName），地址（localityName），机构名称和通用名称等持有人信息。

subjectPublicKeyInfo

证书公钥信息，SubjectPublicKeyInfo类型，定义如下：

SubjectPublicKeyInfo ::= SEQUENCE {

algorithm AlgorithmIdentifier, – 公钥算法

subjectPublicKey BIT STRING – 公钥值

}

本证书algorithm的算法标识是ecPublicJKey，说明使用ECC算法，第二个OBJECT IDENTIFIER是参数，具体说明是采用基于ECC算法的SM2算法。

issuerUniqueID

证书颁发者ID，UniqueIdentifier类型，可选。本证书里不包括。

UniqueIdentifier ::= BIT STRING

subjectUniqueID

证书持有人ID，UniqueIdentifier类型，可选。本证书里不包括。

extensions

证书扩展字段，Extensions类型，可选。

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

Extension ::= SEQUENCE {

extnID OBJECT IDENTIFIER,

critical BOOLEAN DEFAULT FALSE,

extnValue OCTET STRING }

本文证书包含的扩展字段如下图，具体不再一一说明。

第二个元素signatureAlgorithm值也是‘’1.2.156.10197.1.501”，说明同样是SM2签名。

第三个元素signatureValue是BIT STRING类型。值为对tbsCertificate的SM2签名，而按照国密标准本身SM2签名也是ASN1结构，所以从下图可以看出签名的r-s结构。

证书的X509结构就介绍完毕，欢迎各位指正。

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