RSA是一种非对称加解密算法，用于实现签名/认证等。在.Net框架中提供了System.Security.Cryptography.RSACryptoServiceProvider类，用于封装实现RSA算法，但这个类使用的公钥/私钥格式为XML，这是.Net特有的格式，而其它语言如Java编程中一般使用PEM或DER等格式，OpenSSL规范中也特荐为PEM格式。项目中经常会遇到XML与PEM格式的密钥相互转换的需求，我将分4篇文章，总结C#中PEM与XML格式密钥的相互转换。今天先从分析PEM公钥开始，后面再分析私钥。

一、PEM公钥的使用

PEM公钥文件格式

PEM文件用Notepad打开，可以看到如下，图一：

-----BEGIN PUBLIC KEY-----
MIIBIjANBgkqhkiG9w0BAQEFAAOCAQ8AMIIBCgKCAQEArEEtglN1RQ0mNnd7qZko
z4BIpR01NnWw6V98Neqne+NLIcKvimlF8lYfYH+mtbFev4/yFzPIP9DhB18eMbCv
VpqoqoukYFWJkt9hAmLISshrxqc71/1IVV+R6oP8+v3o8hbqeyHv5XaRYVv5kOwy
Om11lqT5P7V9iRCMq7vrTiXeCuCNQ+kse+XJoNzFxJtz9gE/7Q21xmgMuCxHWewn
3hWePBT5hClcmMktqG4NT+iynMO06zNf8+Ay4mp+t3XGwJ03NLVEREctLsFKtpC9
GX5K9CWt9h85eOGzqYu94RLrSVnFP/NwnWzA3P5xD88gbHtEx34lsdeBTUbSoGhs
uQIDAQAB
-----END PUBLIC KEY-----

分三部分：头部标识（第一行），结束标识（最后一行），中间部分是数据，用Base64编码解码，图二：

数据存储的格式见下表总结，图三：

图三表格的“内容”列，红字是文件格式要求的固定值，与图二中红字相对应。浅兰字为示例内容，不同的Key文件，值不同。
图二中绿字字节是长度值，对应图三内容列的长度值，表示后续数据块占用字节长度。其规则为：

• 当长度<128时，用1Byte表示，最高位=0，低7位表示长度值。
• 当长度>=128时，用多Byte表示，其中第1Byte的最高位=1，低7位的值=x，表示后续x字节的值存储长度值，低字节高有效位，BigEndian方式。

表格中各数据段说明：

• 第1部分：PEM头，由标识（0x30），长度区组成，后续Inner数据块。
• 第2部分：Inner块，前16字节为固定标识，长度区，后续bitString数据块
• 第3部分：BitString块，由标识，长度区组成，后续params块。长度区指示后续的参数块总长度。后续的参数块有2个，依次排列分别为：模（modulus）和指数（exponent）。
• 第4部分：模参数值
• 第5部分：指数值

C#实现

理解了PEM公钥文件的格式，如何在C#中使用就比较方便了：

• 定义RSAParameters变量，读入PEM的模数、指数值。
• 使用RSACryptoServiceProvider.ImportParameters方法，创建RSA实例。
• 若需要转换成XML格式，使用RSACryptoServiceProvider.ToXmlString(false)，生成XML格式的公钥。

读入PEM文件的代码如下：
其中GetPemBytes方法是把PEM文件的数据部分，按Base64解码，返回字节数组。

        internal static RSAParameters GetRSAParametersPub(string fn,delegateShowMsg show)
        {
            RSAParameters p = new RSAParameters();
            byte[] keyBytes = GetPemBytes(fn);
            if (keyBytes[0] != 0x30) throw new Exception($"sequence wrong {keyBytes[0]:x2}");
            int len = 0;
            int id = 1;
            len = DecodeLenth(keyBytes, ref id);
            int inner0 = id + 1;
            int inner1 = inner0 + len - 1;
            id = inner0 + 16;
            len = DecodeLenth(keyBytes, ref id);
            int bitString0 = id + 1;
            int bitString1 = bitString0 + len - 1;
            id = bitString0 + 2;
            len = DecodeLenth(keyBytes, ref id);
            int params0 = id + 1;
            int params1 = params0 + len - 1;
            id = params0;
            p.Modulus = DecodeIntegerBigEndian(keyBytes, ref id);
            p.Exponent = DecodeIntegerBigEndian(keyBytes, ref id);
            return p;
        }

        private static int DecodeLenth(byte[] stream, ref int id)
        {
            int len = stream[id];
            if (len == 0) throw new ArgumentOutOfRangeException("length", "length should be not 0");
            if (len < 0x80)
            {
                return len;
            }
            else
            {
                len = len & 0x7f;
                int temp = 0;
                for (var i = len - 1; i >= 0; i--)
                {
                    id += 1;
                    temp += stream[id] << i * 8;
                }
                return temp;
            }
        }

        private static byte[] DecodeIntegerBigEndian(byte[] stm, ref int id)
        {
            if (stm[id] != 0x02) throw new Exception("params id invalid");
            id  +=1;
            var len = DecodeLenth(stm, ref id);
            int end0 = id + 1;
            int end1 = end0 + len - 1;
            //删除补零，>7f时补0
            id = end0;
            while (stm[id] == 0)
            {
                id++;
            }
            if (stm[id] > 0x7f)
            {
                end0 = id;
            }
            byte[] result= stm.Where((key, index) => index >= end0 & index <= end1).ToArray();
            id = end1 + 1;
            return result;
        }

这是头一次在CSDN上发表文章，这个MarkDown编辑器使用不顺手，很多功能不知如何实现，比如字体颜色、居中等，写作过程插入代码时还导致全篇显示错误，折腾了几次才明白似乎代码中不能有空行，是这样吗？无论如何，如果这篇文章能对大家有所帮助，也不枉这番功夫哈，欢迎点赞打赏鼓励^-，下一篇将介绍PEM私钥的使用，敬请期待~