Pkcs8
OpenSSL 生成 PKCS#8 格式的 RSA 私钥
最近因为写一个包，因为需求，写了 Java 和 C++两个版本。
而这中间因为使用 OpenSSL 的 RSA 加密，遇到了一个问题，花费了一些时间。
一方面方便之后的自己，另一方面因为当时网上一直没找到想要的答案，所以这里也给别人提供一种思路，笔者本人觉得这个答案并不满意，如果之后出现了更好的答案，望通知。
在 Jre 里 RSA 私钥的编码和解码一般用的是 PKCS#8 格式的，而 C++的 OpenSSL 库 RSA 私钥默认使用的是 PKCS#1 格式的，两个格式不互通，而我希望使用两个版本的包生成的文件之间可以兼容，这就导致了问题。
当然，如果使用其他的 C++库或者 Java 库可以轻松解决这个问题，但我不希望这个项目的依赖太多，尽量能使用本地一般有的库解决最好。
另一方面因为 Java 的庞大，我选择让 C++版本的适配 Java 版本，及让 C++版本生成 PKCS#8 格式的密钥，毕竟 OpenSSL 本身是可以生成 PKCS#8 格式的，只是使用编码的方式比较麻烦罢了。
使用命令行可以通过 keypair 生成 PKCS#8 格式的私钥，而我找到的大部分答案都是这个，具体如下：
# 生成私钥
openssl genrsa -out key.pem 1024
# 生成PKCS#8格式的私钥
openssl pkcs8 -topk8 -in key.pem -out pri.pem -nocrypt
因为网上一直没有找到答案，所以就到 OpenSSL 的文档里找了很久，尝试了很多方法，最后找到了答案，这里先把答案贴出来，解释在后面。
// 生成RSA密钥对
int ret = 0;
RSA *keypair = RSA_new();
BIGNUM *bne = BN_new();
ret = BN_set_word(bne, RSA_F4);
ret = RSA_generate_key_ex(keypair, 4096, bne, nullptr);
if (ret != 1)
std::abort();
// 创建私钥存储空间和空的私钥
BIO *pri_BIO = BIO_new(BIO_s_mem());
EVP_PKEY *prikey = EVP_PKEY_new();
// 将私钥以PKCS#1格式写入先前申请的空间pri_BIO内
PEM_write_bio_RSAPrivateKey(pri_BIO, keypair, nullptr, nullptr, 0, nullptr, nullptr);
// 使用PKCS#1格式的私钥创建私钥prikey
PEM_read_bio_PrivateKey(pri_BIO, &prikey, nullptr, nullptr);
// 将私钥存储空间清空并重新创建
BIO_free_all(pri_BIO);
pri_BIO = BIO_new(BIO_s_mem());
// 将私钥以PKCS#8格式写入新申请的空间pri_BIO内
PEM_write_bio_PrivateKey(pri_BIO, prikey, nullptr, nullptr, 0, nullptr, nullptr);
// 将私钥prikey释放
EVP_PKEY_free(prikey);
PKCS#8 格式的私钥存储在 pri_BIO 内，之后只要使用 BIO 的方法即可处理私钥了，下面是最简单的直接获取字符串的方法：
size_t pri_len =BIO_pending(pri_BIO);
char pri_str[pri_len];
BIO_read(pri_BIO, pri_str, pri_len);
解释
在解释之前，需要弄清楚几个概念：
笔者本人对这些标准也不是特别清楚，仅仅只是可以辨识，如有需要，可以去查阅更专业的介绍，但对于本文，能过辨识这两个标准就足够了。
PKCS#1
该格式开头和结尾一般为
-----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----
...
-----END RSA PRIVATE KEY-----
PKCS#8
该格式开头和结尾一般为
-----BEGIN PRIVATE KEY-----
...
-----END PRIVATE KEY-----
弄清楚这两个编码的区别后，即可正式开始了
PEM_write_bio_RSAPrivateKey
OpenSSL 从 RSA 密钥对获取私钥并写入(write)BIO 内的函数：
int PEM_write_bio_RSAPrivateKey(BIO *bp, RSA *x, const EVP_CIPHER *enc,
unsigned char *kstr, int klen,
pem_password_cb *cb, void *u);
OpenSSL 文档原文
The PrivateKey functions read or write a private key in PEM format using an EVP_PKEY structure. The write routines use “traditional” private key format and can handle both RSA and DSA private keys. The read functions can additionally transparently handle PKCS#8 format encrypted and unencrypted keys too.
The RSAPrivateKey functions process an RSA private key using an RSA structure. It handles the same formats as the PrivateKey functions but an error occurs if the private key is not RSA.
这个函数可以将参数中的 RSA 结构体 x 内的私钥写入参数 bp 内，以默认的 PKCS#1 格式
通过这个方式，我们将私钥提取出来，并存放在了 BIO 内。
PEM_read_bio_PrivateKey
OpenSSL 从 BIO 内读取(read)私钥，创建私钥 EVP_PKEY 结构体的函数：
EVP_PKEY *PEM_read_bio_PrivateKey(BIO *bp, EVP_PKEY **x,
pem_password_cb *cb, void *u);
该函数可以帮助我们生成中间物 EVP_PKEY 结构体。
PEM_write_bio_PrivateKey
OpenSSL 将 EVP_PKEY 结构体编码写入(write)BIO 的函数：
int PEM_write_bio_PrivateKey(BIO *bp, const EVP_PKEY *x, const EVP_CIPHER *enc,
unsigned char *kstr, int klen,
pem_password_cb *cb, void *u);
该函数默认使用 PKCS#8 格式编码，所以可以将私钥结构体 EVP_PKEY 编码为 PKCS#8 并写入 BIO 内，获取我们最终需要的结果。
总结
最后，其实我们可以看到，这个过程其实和使用命令行的方法是差不多的，都是先生成 PKCS#1 格式的私钥，再将其转化为 PKCS#8 格式的私钥。这不禁让人怀疑 OpenSSL 本身确实没有直接通过 RSA 结构体生成 PKCS#8 格式的私钥的接口，而不是笔者实力不足或看漏了什么文档。
OpenSSL 文档内确实有一些关于 PKCS#8 的函数，例如
PEM_write_bio_PKCS8PrivateKeyPEM_write_PKCS8PrivateKeyPEM_write_bio_PKCS8PrivateKey_nidPEM_write_PKCS8PrivateKey_nid
但他们都不接受 RSA 结构体作为参数，仅接受 EVP_PKEY 结构体。
所以，笔者的开头所说的该解决方法的缺点就显而易见了，无法一步到位，增加了两次的 IO 量，并且不够代码美观。
关于公钥
java 使用的是 X509 格式编码的，而 OpenSSL 默认也不是该编码的，但是不像私钥，公钥可以一步到位，使用i2d_RSA_PUBKEY函数即可。
size_t pub_len = i2d_RSA_PUBKEY(keypair, nullptr);
char pub_str[pub_len];
char *pub_p = pub_str;
i2d_RSA_PUBKEY(keypair, &pub_p);
因为笔者能力有些，无法做到面面俱到，如有错误，还望海涵。