c++如何读取存储在二进制文件中的加密公钥PEM格式信息【进阶】

星瑶酱_3591

星瑶酱_3591

2026-03-26

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原创

pem格式公钥需先base64解码再asn.1解析,不能直接当二进制读取;正确流程是用bio_new_mem_buf()构造内存bio,再调用pem_read_bio_pubkey()获取evp_pkey*。

c++如何读取存储在二进制文件中的加密公钥pem格式信息【进阶】

PEM 格式公钥在二进制文件里根本不是“直接可读”的二进制数据

你遇到的不是“怎么读二进制文件”,而是“怎么从 PEM 编码块中还原 ASN.1 结构”。PEM 本质是 Base64 编码 + 头尾标记(-----BEGIN PUBLIC KEY-----),哪怕你用 std::ifstream 以 std::ios::binary 模式打开,读出来的仍是 ASCII 字符——那些 Base64 字符本身是文本,不是加密后的密钥字节。

常见错误现象:std::ifstream.read() 读出一堆乱码或空内容,其实是把 Base64 字符当成了原始二进制解析;或者跳过头尾后直接传给 OpenSSL 的 d2i_PublicKey(),结果返回 nullptr,因为没做 Base64 解码。

  • 先按文本方式(或 binary + 手动找边界)提取出中间的 Base64 字符串段
  • 用 OpenSSL 的 BIO_new_mem_buf() + PEM_read_bio_PUBKEY() 是最稳妥路径,不手动解码、不手撕 ASN.1
  • 别用 fread() 或 readsome() 直接喂给 d2i_* 系列函数——它们要的是 DER(二进制 ASN.1),不是 PEM

用 OpenSSL 正确加载 PEM 公钥的最小可行流程

核心不是“读文件”,而是“构造 BIO → 触发 PEM 解析 → 得到 EVP_PKEY*”。OpenSSL 9.x 和 3.x 行为一致,但 3.x 强制要求设置 libctx,不过默认上下文够用。

使用场景:你已有文件 pubkey.pem(哪怕扩展名是 .bin,只要内容是 PEM 格式),需要从中拿到可用于验签的 EVP_PKEY*。

  • 用 std::ifstream 以 std::ios::in | std::ios::ate 打开,获取文件大小,std::vector<char></char> 一次性读入全部内容(含 \0)
  • 调用 BIO_new_mem_buf(data.data(), static_cast<int>(data.size()))</int> 创建内存 BIO
  • 调用 PEM_read_bio_PUBKEY(bio, &pkey, nullptr, nullptr) —— 成功则 pkey 非空,失败时检查 ERR_get_error()
  • 务必在最后调用 BIO_free(bio) 和 EVP_PKEY_free(pkey),否则泄漏

示例关键片段:

C++14
C++14

C++14 对 C++11 的修正与增强版本,适合旧系统维护和较老工具链兼容。

下载
std::ifstream f("pubkey.bin", std::ios::in | std::ios::ate);
auto size = f.tellg();
std::vector<char> buf(size + 1);
f.seekg(0);
f.read(buf.data(), size);
buf[size] = '\0'; // 确保 C 字符串终止
BIO* bio = BIO_new_mem_buf(buf.data(), static_cast<int>(size));
EVP_PKEY* pkey = PEM_read_bio_PUBKEY(bio, nullptr, nullptr, nullptr);
BIO_free(bio);
if (!pkey) { /* ERR_print_errors_fp(stderr); */ }
</int></char>

为什么不能跳过 PEM 解析,直接用 d2i_PublicKey?

d2i_PublicKey() 要求输入是 DER 编码(纯 ASN.1 二进制),而你文件里存的是 PEM(Base64+头尾)。两者字节长度差约 33%,结构也完全不同。强行传 PEM 内容进去,OpenSSL 会尝试按 ASN.1 TLV 规则解析 Base64 字符,必然失败。

性能影响:PEM 解析本身开销极小(Base64 解码 + ASN.1 解析),远小于后续的 RSA/EC 验证运算,无需优化。

  • 如果你确定文件里存的是 DER(比如用 openssl rsa -pubout -outform DER 生成),那才该用 d2i_PublicKey() 或 d2i_PUBKEY()
  • 混淆 PEM/DER 是最常见的配置错误:用户以为改个扩展名就变格式了,其实内容没变
  • OpenSSL 3.x 开始,PEM_read_bio_PUBKEY() 自动识别 RSA / EC / ED25519 等类型,不用提前猜算法

加密公钥?PEM 本身不加密,别被标题带偏

标题里“加密公钥”容易引发误解:标准 PEM 公钥(-----BEGIN PUBLIC KEY-----)**不加密**,它就是明文 ASN.1 编码的公钥参数。真正加密的是私钥(-----BEGIN ENCRYPTED PRIVATE KEY----- 或带 Proc-Type: 4,ENCRYPTED 的旧格式)。

如果你的文件实际是密码保护的私钥 PEM,那 PEM_read_bio_PUBKEY() 会失败,必须用 PEM_read_bio_PKCS8_PRIV_KEY_INFO() 并提供密码回调函数。

  • 先用文本编辑器打开文件,确认头尾行——只有 PUBLIC KEY 就不可能加密
  • 如果头尾是 ENCRYPTED PRIVATE KEY 或 RSA PRIVATE KEY 且含 DEK-Info:,说明需要密码,此时不能用 PUBKEY 接口
  • OpenSSL 不支持无密码读取加密私钥;若真有密码,回调里 return strlen(pwd); memcpy(buf, pwd, len);

事情说清了就结束。

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