24.openssl编程——通用数据结构

24.1 通用数据结构

本文中数据结构主要指的是证书相关各个数据结构。他们主要用在数字证书申请、数字证书和CRL中。

*X509_ALGOR

X509算法

*X509_VAL

X509有效时间

*X509_PUBKEY

X509公钥

*X509_SIG

X509摘要或者签名值

*X509_NAME_ENTRY

X509中的一项名臣

*X509_NAME

X509名称集合

*X509_EXTENSION

X509扩展项

*X509_ATTRIBUTE

X509属性

*GENRAL_NAME

通用名称

通过openssl提供的ASN1库，这些数据结构都是可以进行DER编解码的。用户主要需要了解他们各项意义、对他们的编解码以及他们的set和get操作。

24.2 X509_ALOGOR

该数据结构用来表示算法，他定义在crypto/x509/x509.h

struct X509_algor_st

{

ASN1_OBJECT *algorithm;

ASN1_TYPE *parameter;

}

包含两项：

algorithm:ASN1_OBJECT类型，表明了是何种算法

parameter:ASN1_TYPE类型，代表该算法需要的参数。

该结构的DER编解码接口crypto/asn1/x_algor.c中由ASN1宏来实现，其中parameter是可选的。该结构相关的函数为new(生成数据结构)\free(释放数据结构)\i2d（将他转换为DER编码）\d2i（由DER编码转换为该结构）和dup(拷贝)

24.3 X509_VAL

该数据结构用来表示有效时间，定义在crypto/x509/x509.h

typedef struct X509_val_st

{

ASN1_TIME *notBefore;

ASN1_TIME *notAfter;

} X509_VAL;

包含两项

notBefore:生效日期

notAfter：失效日期

24.4 X509_SIG

该结构用来存放摘要或者签名值，定义crypto/x509/x509.h

typedef struct X509_sig_st

{

X509_ALGOR *algor;

ASN1_OCTET_STRING *digest;

} X509_SIG;

其中algor为算法，digest用于存放摘要或者签名值。对数据进行签名时，要先对数据摘要，摘要的结果要通过本结构进行DER编码，然后才能用私钥进行计算，此时digest中存放的就是摘要值。

24.5 X509_NAME_ENTRY

typedef struct X509_name_entry_st

{

ASN1_OBJECT *object;

ASN1_STRING *value;

int set;

int size;

} X509_NAME_ENTRY;

每个X509_NAME_ENTRY对应于一个证书中C\OU和O等实体名称,其中object表明了实体的类型是C还是OU等；value表明了改实体的内容，这两项用于DER编解码。该结构的DER编解码在crtypto/asn1/x_name.c中实现，包括new\free\i2d\d2i和dup函数。

24.6 X509_NAME

该结构是一个名称集合，在crypto/x509/x509.h

struct X509_name_st

{

STACK_OF(X509_NAME_ENTRTY) *entries;

int modified;

#ifndef OPENSSL_NO_BUFFER

BUF_MEM *bytes;

#else

char *bytes;

#endif

unsinged long hash;

}

a. int X509_NAME_add_entry(X509_NAME *name, X509_ENTRY *ne, int loc, int set)

将一个X509_NAME_ENTRY放入X509_NAME的堆栈中，在堆栈中的位置由loc制定。

b.int X509_NAME_add_entry_by_NID(X509_NAME *name, int nid, int type, unsigned char *bytes, int len, int loc, int set)

根据nid在X509_NAME的X509_NAME_ENTRY堆栈中添加一项；

bytes为要添加项的值

type指明了types的ASN1类型

loc为堆栈中的位置

根据nid能偶获取ASN1_OBEJCT(OBJ_nid2obj函数)

c.X509_NAME_add_entry_by_OBJ

与b类似，知识要添加的项由ASN1_OBJECT来表示

d.X509_NAME_add_entry_by_txt

与b类似，只是要添加的项由字符串来表示，根据txt能获取ASN1_OBJECT

e.X509_NAME_ENTRY X509_NAME_ENTRY_create_by_NID(X509_NAME_ENTRY **ne，int nid, int type, unsigned char *bytes, int len )

根据nid来生成一个X509_NAME_ENTRY,bytes为要添加项的值，type指明了types的ASN1类型

f.X509_NAME_ENTRY_create_by_OBJ

生成项由ASN1_OBJECT来表示

g.X509_NAME_ENTRY_create_by_txt

生成的项有字符串表示

h.int X509_NAME_get_text_by_NID(X509_NAME *name, int nid, cahr *buf, int len)

根据NID来获取值，结果存放在buf中

i.X509_NAME_get_text_by_OBJ

根据ASN1_OBJECT来获取值

j.int X509_NAME_get_index_by_OBJ(X509_NAME *name, ASN1_OBJECT *obj, int lastpos)

根据ASN1_OBJECT获取NAME_ENTRY在堆栈中的位置

k.X509_NAME_get_index_by_NID

根据NID获取X509_NAME_ENTRY在堆栈中的位置

l.X509_NAME_cmp

名字比较

m.X509_NAME_delete_entry

从堆栈中删除一个指定位置的X509_NAME_ENTRY,并将他返回。

n.X509_NAME_digest

根据指定的算法，对X509_NAME坐摘要计算

o.X509_NAME_dup

名字拷贝

p.X509_NAME_entry_count

获取X509_NAME的X509_NAME_ENTRY堆栈中元素个数

q.X509_NAME_ENTRY_dup

X509_NAME_ENTRY拷贝

r.X509_NAME_ENTRY_get/set_data

获取/设置一项名称的值；set函数还需要指明值的ASN1类型。

s.X509_NAME_ENTRY_get_entry

根据制定堆栈位置获取一个X509_NAME_ENTRY;

t.X509_NAME_hash

摘要计算，该结果是对MD5的结果处理后的值

将a表示的名字变成：/OU=z/CN=形式放在buf中，返回buf首地址。

u.X509_NAME_print/X509_NAME_print_ex

打印X509_NAME到bio中

v.X509_NAME_print_ex_fp

打印X509_NAME到FILE中

w.int X509_NAME_set(X509_NAME**xn， X509_NAME *name)

通过dup函数，设置*xn的为name.

24.7 X509_ENTENSION

本结构用于存放各种扩展项信息

a.结构定义

数据证书扩展项，定义在crypto/x509/x509.h中

typedef struct X509_extension_st

{

ASN1_OBJECT *object;

ASN1_BOOLEAN cirtical; 关键扩展项

ASN1_OCTET_STRING value; DER编码的具体扩展项的值

}

b. 通过X509V3_EXT_METHOD进行DER编解码

openssl通过X509V3_EXT_METHOD来实现对扩展项的编解码。

struct v3_ext_method

{

int ext_nid;

int ext_flags;

ASN1_ITEM_EXP *it;

X509V3_EXT_NEW ext_new;

X509V3_EXT_FREE ext_free;

X509V3_EXT_D2I d2i;

X509V3_EXT_I2D i2d;

X509V3_EXT_I2S i2s;

X509V3_EXT_S2I s2i;

X509V3_EXT_I2V i2v;

X509V3_EXT_V2I v2i;

X509V3_EXT_I2R i2r;

X509V3_EXT_R2I r2i;

void *usr_data;

}

该结构以ext_nid表示是何种扩展项，以it\d2i和i2d函数来指明来他的DER编解码函数。

文件架构	功能
v3_akey.c	权威密钥标识，实现了AUTHORITY_KEYID的DER编解码和 X509V3_EXT_METHOD;
v3_alt.c	颁发者别名，实现了GENERAL_NAMES的509V3_EXT_METHOD.
v3_bcons.c	基本约束，实现了BASIC_CONSTRAINTS的DER编解码和509V3_EXT_METHOD;
v3_cpols.c	证书策略，实现了CERTIFICATEROLICIES的DER编解码和509V3_EXT_METHOD
v3_crld.c	CRL发布点，实现了CRL_DIST_POINTS的DER编解码和509V3_EXT_METHOD;
v3_enum.c	证书撤销原因，实现了其509V3_EXT_METHOD
v3_extku.c	扩展密钥用法，实现了EXTENDED_KEY_USAGE的DER编解码 扩展密钥和ocsp_accresp的509V3_EXT_METHOD
v3_info.c	权威信息获取，实现了AUTHORITY_INFO_ACCESS的DER编解码 v3_sinfo两个509V3_EXT_METHOD
v3_ncons.c	名字约束，实现了NAME_CONSTRAINTS的编解码和他的509V3_EXT_METHOD
v3_ocsp.c	实现了OCSP相关的多个扩展项的509V3_EXT_METHOD
v3_pci.c	实现了OCSP相关的多个扩展项的509V3_EXT_METHOD
v3_pcons.c	策略约束，实现了POLICY_CONSTRAINTS的DER编解码和509V3_EXT_METHOD
v3_pku.c	密钥有效期，是心啊了PEKY_USAGE_PERIOD的DER编解码 它的509V3_EXT_METHOD
v3_pmaps.c	策略映射，实现了POLICY_MAPPINGS的DER编解码和他的509V3_EXT_METHOD
v3_skey.c	主题密钥标识，实现了改扩展项的509V3_EXT_METHOD
v3_sxnet.c	实现了SXNET的DER编解码和他的509V3_EXT_METHOD

从X509_EXTENSION中提取具体扩展项的数据结构可以采用如下函数

void *X509V3_EXT_d2i(X509_EXTENSION *ext)

该函数首先根据X509_EXTENSION来获取是那种扩展项，并查找X509V3_EXT_METHOD表，然后根据对应的d2i函数解码X509_extension->value中的DER编码数据，生成具体的扩展项数据结构并返回。

上述两个函数是具体扩展项和X509_EXTENSION相互转化最基本的函数，很多函数都基于他们。

函数	功能
X509_EXT_add	在扩展X509V3_EXT_METHOD表ext_list中添加一个方法
X509V3_EXT_get_nid	根据nid来查找X509V3_EXT_METHOD
X509V3_EXT_get	根据扩展项来查找X509V3_EXTG_METHOD， 他调用了X509V3_EXT_METHOD有不同的扩展项X509V3_EXT_get_nid
X509V3_EXT_add_alias	添加一个X509V3_EXT_METHOD， 使具有相同方法的X509V3_EXT_METHOD有不同的扩展项nid
X509V3_EXT_print	打印单个扩展项
X509V3_add1_i2d	往扩展堆栈中添加一个具体的扩展项value， 该具体的扩展项是其数据结构地址，添加扩展项时， 输入参数flags可以处理扩展项冲突。flags可以的值定义在x509ve:h中

#define X509V3_ADD_DEFAULT 0L

#define X509V3_ADD_APPEND 1L

#define X509V3_ADD_REPLACE 2L

#define X509V3_ADD_REPLACE_EXISTING 3L

#define X509V3_KEEP_EXISTING 4L

#define X509V3_ADD_DELETE 5L

#define X509V3_ADD_SILENT 0X10

24.8  X509_ATTRIBUTE

typedef struct x509_attributes_st

{

ASN1_OBJECT *object;

STACK_OF(ASN1_TYPE) *set;

}

主要函数:

a.int X509_ATTRIBUTE_count(X509_ATTRIBUTE *attr)

获取属性中ASN1_TYPE的个数

b.X509_ATTRIBUTE *X509_ATTRIBUTE_create(int nid, int atrtype, void *value)

生成一个属性。id用来生成ASN1_OBJECT,指明是哪种属性，atrtype为ASN1类型，value为值，用来设置set堆栈

c.X509_ATTRIBUTE *X509_ATTRIBUTE_create_by_OBJ(X509_ATTRIBUTE **atr, const ASN1_OBJECT *obj, int atrytpe, const void *data, int len)

生成一个属性，obj指明了属性类型，atrtype为ASN1类型，data和len指明了需要设置的值。

d.X509_ATTRIBUTE_create_by_NID

同上，属性类型有nid指定

e.X509_ATTRIBUTE_create_by_txt

属性类型有ASN1_OBJECT的名字指定

f.X509_ATTRIBUTE_dup

拷贝函数

g. ASN1_TYPE *X509_ATTRIBUTE_get0_type(X509_ATTRIBUTE *attr, int idx)

获取属性中由堆栈位置idx指定的ASN1_TYPE, 如果属性不是set集合则返回value，single.

h.void *X509_ATTRIBUTE_get0_data(X509_ATTRIBUTE *attr, int idx)

由idx_he ASN1类型atrtype来获取value.ptr.

i.X509_ATTRIBUTE_get0_object

获取属性类型信息

j.X509_ATTRIBUTE_set1_data

设置属性信息

k.X509_ATTRIBUTE_set1_object

设置属性类型

l.STACK_OF(X509_ATTRIBUTE) *X509at_add1_attr(STACK_OF(X509_ATTTRIBUTE) **x, X509_ATTRIBUTE *attr)

堆栈中添加一个属性，返回属性最站；如果*x为NULL, 则声称一个新的堆栈

m. X509at_add1_attr_by_OBJ

属性类型由ASN1_OBJECT指定。

n.X509at_add1_attr_by_txt

属性类型由属性名指定。

24.9 GENERAL_NAME

本结构用来表示通用名称x509v3.h中

typedef struct GENERAL_NAME_st {

#define GEN_OTHERNAME 0

#define GEN_EMAIL 1

#define GEN_DNS 2

#define GEN_X400 3

#define GEN_DIRNAME 4

#define GEN_EDIPRART 5

#define GEN_URI 6

#define GEN_IPADD 7

#define GEN_RID 8

int type;

union {

char *ptr;

OTHERNAME *otherName;

ASN1_IA5STRING *rfc822Name;

ASN1_IA5STRING *dNSName;

ASN1_TYPE *x400Address;

X509_NAME *directoryName;

EDIPARTYNAME *ediPartyName;

ASN1_IA5STRING *uniformResourceIdentifier;

ASN1_OCTET_STRING *iPAddress;

ASN1_OBJECT *registeredID;

ASN1_OCTET_STRING *ip;

X509_NAME *dirn;

ASN1_IA5STRING *ia5;

ASN1_OBJECT *rid;

ASN1_TYPE *other;

} d;

} GENERAL_NAME;

GENERAL_NAME可以包含各种各样的名称。type用来表示该结构采用了0~8分别对应otherName\rfc822Name、dNSName、x4000Address、directoryName\ediPartyName、uniformResourceIdentifier\iPAddress和registeredID.ptr用来存放通用的各种名称的地址。当type为某一个类型时，数据存放在d中对应的想。比如，当type为GEN_DIRNAME,数据存放在directoryName中。openssl中最常用的是X509_NAME.