Go語言實現國密證書加密與解析技術詳解

牧之丨發表於2024-12-11
Go加密

Go語言實現國密證書加密與解析技術詳解

前言

在當今數字化時代，資訊保安成為企業和個人關注的焦點。國密演算法作為中國自主研發的加密標準，廣泛應用於各類安全場景。Go語言以其簡潔、高效的特性，成為眾多開發者首選的程式語言。本文將深入探討如何在Go語言中實現國密證書的加密與解析技術，幫助開發者更好地理解和應用這一關鍵技術。

一、國密演算法概述

國密演算法（SM演算法）包括SM2、SM3、SM4等，分別對應非對稱加密、雜湊演算法和對稱加密。其中，SM2演算法常用於數字證書的生成和驗證。

  • SM2：基於橢圓曲線的非對稱加密演算法，適用於數字簽名和金鑰交換。
  • SM3：雜湊演算法，用於生成訊息摘要。
  • SM4：對稱加密演算法，適用於資料加密。

二、Go語言中的國密庫

Go語言標準庫並未直接支援國密演算法，但可以透過第三方庫實現。常用的國密庫包括gmssl、gmsm等。

  1. gmssl：一個支援國密演算法的Go語言庫，提供了SM2、SM3、SM4等演算法的實現。
  2. gmsm：另一個支援國密演算法的庫，專注於SM系列演算法的實現。

三、環境搭建

首先，需要安裝國密庫。以gmssl為例，可以透過以下命令安裝：

go get -u github.com/golang/gmssl

四、國密證書生成

  1. 生成金鑰對：
package main

import (
	"fmt"
	"github.com/golang/gmssl/sm2"
)

func main() {
	privateKey, err := sm2.GenerateKey(nil) // 生成SM2金鑰對
	if err != nil {
		panic(err)
	}
	publicKey := &privateKey.PublicKey

	fmt.Println("私鑰:", privateKey.D)
	fmt.Println("公鑰:", publicKey.X, publicKey.Y)
}
  1. 生成證書請求：
package main

import (
	"crypto/rand"
	"fmt"
	"github.com/golang/gmssl/pkix"
	"github.com/golang/gmssl/sm2"
	"github.com/golang/gmssl/x509"
)

func main() {
	privateKey, err := sm2.GenerateKey(nil)
	if err != nil {
		panic(err)
	}

	subject := pkix.Name{
		CommonName:         "example.com",
		Country:            []string{"CN"},
		Province:           []string{"Beijing"},
		Locality:           []string{"Beijing"},
		Organization:       []string{"Example Org"},
		OrganizationalUnit: []string{"Example Unit"},
	}

	template := x509.CertificateRequest{
		Subject: subject,
	}

	csrBytes, err := x509.CreateCertificateRequest(rand.Reader, &template, privateKey)
	if err != nil {
		panic(err)
	}

	fmt.Println("CSR:", csrBytes)
}
  1. 簽發證書：
package main

import (
	"crypto/rand"
	"crypto/x509"
	"fmt"
	"github.com/golang/gmssl/pkix"
	"github.com/golang/gmssl/sm2"
	"time"
)

func main() {
	// 生成CA金鑰對
	caPrivateKey, err := sm2.GenerateKey(nil)
	if err != nil {
		panic(err)
	}
	caTemplate := x509.Certificate{
		SerialNumber: big.NewInt(1),
		Subject: pkix.Name{
			CommonName: "CA",
		},
		NotBefore:             time.Now(),
		NotAfter:              time.Now().AddDate(10, 0, 0),
		KeyUsage:              x509.KeyUsageCertSign | x509.KeyUsageCRLSign,
		BasicConstraintsValid: true,
		IsCA:                  true,
	}

	caCertBytes, err := x509.CreateCertificate(rand.Reader, &caTemplate, &caTemplate, &caPrivateKey.PublicKey, caPrivateKey)
	if err != nil {
		panic(err)
	}

	// 生成使用者金鑰對和證書請求
	userPrivateKey, err := sm2.GenerateKey(nil)
	if err != nil {
		panic(err)
	}
	userSubject := pkix.Name{
		CommonName: "user.example.com",
	}
	userTemplate := x509.CertificateRequest{
		Subject: userSubject,
	}
	userCsrBytes, err := x509.CreateCertificateRequest(rand.Reader, &userTemplate, userPrivateKey)
	if err != nil {
		panic(err)
	}

	userCsr, err := x509.ParseCertificateRequest(userCsrBytes)
	if err != nil {
		panic(err)
	}

	// 簽發使用者證書
	userCertTemplate := x509.Certificate{
		SerialNumber: big.NewInt(2),
		Subject:      userSubject,
		NotBefore:    time.Now(),
		NotAfter:     time.Now().AddDate(1, 0, 0),
		KeyUsage:     x509.KeyUsageDigitalSignature | x509.KeyUsageKeyEncipherment,
		ExtKeyUsage:  []x509.ExtKeyUsage{x509.ExtKeyUsageClientAuth},
	}

	userCertBytes, err := x509.CreateCertificate(rand.Reader, &userCertTemplate, &caCert, userCsr.PublicKey, caPrivateKey)
	if err != nil {
		panic(err)
	}

	fmt.Println("使用者證書:", userCertBytes)
}

五、國密證書解析

  1. 解析證書：
package main

import (
	"crypto/x509"
	"fmt"
	"github.com/golang/gmssl/pkix"
)

func main() {
	certBytes := []byte{} // 這裡填入證書的位元組資料
	cert, err := x509.ParseCertificate(certBytes)
	if err != nil {
		panic(err)
	}

	fmt.Println("證書主題:", cert.Subject)
	fmt.Println("證書有效期:", cert.NotBefore, "至", cert.NotAfter)
	fmt.Println("公鑰演算法:", cert.PublicKeyAlgorithm)
}
  1. 驗證證書：
package main

import (
	"crypto/x509"
	"fmt"
	"github.com/golang/gmssl/pkix"
)

func main() {
	caCertBytes := []byte{} // CA證書位元組資料
	userCertBytes := []byte{} // 使用者證書位元組資料

	caCert, err := x509.ParseCertificate(caCertBytes)
	if err != nil {
		panic(err)
	}

	userCert, err := x509.ParseCertificate(userCertBytes)
	if err != nil {
		panic(err)
	}

roots := x509.NewCertPool()
roots.AddCert(caCert)

	opts := x509.VerifyOptions{
		Roots: roots,
	}

	if _, err := userCert.Verify(opts); err != nil {
		fmt.Println("證書驗證失敗:", err)
	} else {
		fmt.Println("證書驗證成功")
	}
}

六、總結

透過本文的介紹，我們詳細瞭解瞭如何在Go語言中實現國密證書的生成、簽發和解析。國密演算法在保障資訊保安方面具有重要意義，掌握其在Go語言中的實現方法，對於開發者來說是一項寶貴的技能。希望本文能為您的實際開發提供有力支援。

參考文獻

  1. 《國密演算法及其應用》
  2. Go語言官方文件
  3. gmssl庫官方文件

透過不斷學習和實踐，相信您能夠在資訊保安領域取得更大的成就。

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