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derive CA from pre-shared key (#3815)
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27c94396a8
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44a5c1b2fb
4 changed files with 267 additions and 0 deletions
159
pkg/derivecert/ca.go
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159
pkg/derivecert/ca.go
Normal file
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@ -0,0 +1,159 @@
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package derivecert
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import (
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"crypto/ecdsa"
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"crypto/elliptic"
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"crypto/rand"
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"crypto/sha256"
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"crypto/x509"
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"crypto/x509/pkix"
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"fmt"
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"io"
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"math/big"
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"time"
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"golang.org/x/crypto/hkdf"
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)
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// CA is certificate authority
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type CA struct {
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// key is signing key
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key *ecdsa.PrivateKey
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// cert is a CA certificate
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cert *x509.Certificate
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}
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func mustParseDate(d string) time.Time {
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t, err := time.Parse("2006-Jan-02", d)
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if err != nil {
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panic(err)
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}
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return t
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}
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var (
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notBefore = mustParseDate("2022-Dec-01")
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notAfter = mustParseDate("2050-Dec-01")
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)
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// NewCA creates new certificate authority using a pre-shared key.
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// This certificate authority is generated on the fly
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// and would yield the same private key every time for the given PSK.
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//
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// That allows services that have a certain pre-shared key (i.e. shared_secret)
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// to have automatic TLS without need to share and distribute certs,
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// and provides a better alternative to plaintext communication,
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// but is not a replacement for proper mTLS.
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func NewCA(psk []byte) (*CA, error) {
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key, err := ecdsa.GenerateKey(elliptic.P256(), pskRandReader(psk))
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if err != nil {
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return nil, fmt.Errorf("generating key: %w", err)
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}
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cert, err := caCertTemplate(psk)
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if err != nil {
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return nil, err
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}
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der, err := x509.CreateCertificate(pskRandReader(psk), cert, cert, &key.PublicKey, key)
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if err != nil {
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return nil, fmt.Errorf("create cert: %w", err)
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}
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if cert, err = x509.ParseCertificate(der); err != nil {
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return nil, fmt.Errorf("parse cert: %w", err)
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}
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ca := &CA{key, cert}
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return ca, nil
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}
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// CAFromPEM loads CA from PEM encoded data
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func CAFromPEM(p PEM) (*CA, string, error) {
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key, cert, err := p.KeyCert()
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if err != nil {
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return nil, "", fmt.Errorf("decode key, cert: %w", err)
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}
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ca := CA{key: key, cert: cert}
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return &ca, ca.cert.Subject.CommonName, nil
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}
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// NewServerCert generates certificate for the given domain name(s)
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func (ca *CA) NewServerCert(domains []string) (*PEM, error) {
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key, err := ecdsa.GenerateKey(elliptic.P256(), rand.Reader)
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if err != nil {
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return nil, fmt.Errorf("generate key: %w", err)
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}
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tmpl, err := serverCertTemplate(domains)
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if err != nil {
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return nil, fmt.Errorf("cert template: %w", err)
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}
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cert, err := x509.CreateCertificate(rand.Reader, tmpl, ca.cert, key.Public(), ca.key)
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if err != nil {
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return nil, fmt.Errorf("create cert: %w", err)
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}
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return ToPEM(key, cert)
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}
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// PEM returns PEM-encoded cert and key
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func (ca *CA) PEM() (*PEM, error) {
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return ToPEM(ca.key, ca.cert.Raw)
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}
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func pskRandReader(psk []byte) io.Reader {
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return hkdf.New(sha256.New, psk, nil, nil)
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}
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func caCertTemplate(psk []byte) (*x509.Certificate, error) {
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serial, err := newSerial()
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if err != nil {
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return nil, err
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}
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return &x509.Certificate{
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SerialNumber: serial,
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Subject: pkix.Name{Organization: []string{"Pomerium"}, CommonName: "Pomerium PSK CA"},
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NotBefore: notBefore,
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NotAfter: notAfter,
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||||||
|
KeyUsage: x509.KeyUsageCertSign | x509.KeyUsageDigitalSignature,
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||||||
|
ExtKeyUsage: []x509.ExtKeyUsage{x509.ExtKeyUsageServerAuth, x509.ExtKeyUsageClientAuth},
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|
BasicConstraintsValid: true,
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|
IsCA: true,
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}, nil
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}
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func serverCertTemplate(domains []string) (*x509.Certificate, error) {
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serial, err := newSerial()
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if err != nil {
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return nil, err
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}
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return &x509.Certificate{
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|
SerialNumber: serial,
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|
Subject: pkix.Name{Organization: []string{"Pomerium"}, CommonName: "Pomerium PSK domain cert"},
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|
NotBefore: notBefore,
|
||||||
|
NotAfter: notAfter,
|
||||||
|
KeyUsage: x509.KeyUsageCertSign | x509.KeyUsageDigitalSignature,
|
||||||
|
ExtKeyUsage: []x509.ExtKeyUsage{x509.ExtKeyUsageServerAuth},
|
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|
DNSNames: domains,
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}, nil
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}
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// Key returns CA private key
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func (ca *CA) Key() *ecdsa.PrivateKey {
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return ca.key
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}
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func newSerial() (*big.Int, error) {
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serialNumberLimit := new(big.Int).Lsh(big.NewInt(1), 128)
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serialNumber, err := rand.Int(rand.Reader, serialNumberLimit)
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if err != nil {
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return nil, fmt.Errorf("failed to generate serial number: %w", err)
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}
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return serialNumber, nil
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}
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51
pkg/derivecert/ca_test.go
Normal file
51
pkg/derivecert/ca_test.go
Normal file
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@ -0,0 +1,51 @@
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package derivecert_test
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import (
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"crypto/rand"
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"crypto/x509"
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"testing"
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"github.com/stretchr/testify/assert"
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"github.com/stretchr/testify/require"
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"github.com/pomerium/pomerium/pkg/derivecert"
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)
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// TestCA creates two CA instances from same PSK
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// and asserts that they yield same private key,
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// and a certificate created by one CA is trusted by another
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func TestCA(t *testing.T) {
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psk := make([]byte, 32)
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_, err := rand.Read(psk)
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require.NoError(t, err)
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ca1, err := derivecert.NewCA(psk)
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require.NoError(t, err)
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ca2, err := derivecert.NewCA(psk)
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|
require.NoError(t, err)
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||||||
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||||||
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ca1PEM, err := ca2.PEM()
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||||||
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require.NoError(t, err)
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||||||
|
ca2PEM, err := ca2.PEM()
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||||||
|
require.NoError(t, err)
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assert.Equal(t, ca1PEM.Key, ca2PEM.Key)
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serverPEM, err := ca1.NewServerCert([]string{"myserver.com"})
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require.NoError(t, err)
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_, serverCert, err := serverPEM.KeyCert()
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require.NoError(t, err)
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pool := x509.NewCertPool()
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require.True(t, pool.AppendCertsFromPEM(ca2PEM.Cert))
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opts := x509.VerifyOptions{
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|
Roots: pool,
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|
DNSName: "myserver.com",
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|
Intermediates: x509.NewCertPool(),
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|
}
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_, err = serverCert.Verify(opts)
|
||||||
|
require.NoError(t, err)
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|
}
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2
pkg/derivecert/derivecert.go
Normal file
2
pkg/derivecert/derivecert.go
Normal file
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@ -0,0 +1,2 @@
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// Package derivecert is used to deterministically generate TLS certificate authority and certificates out of pre-shared key
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|
package derivecert
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55
pkg/derivecert/pem.go
Normal file
55
pkg/derivecert/pem.go
Normal file
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@ -0,0 +1,55 @@
|
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|
package derivecert
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import (
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"crypto/ecdsa"
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"crypto/tls"
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"crypto/x509"
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"encoding/pem"
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"fmt"
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)
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// PEM representation of certificate authority data, serializable to JSON
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type PEM struct {
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Cert []byte
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Key []byte
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}
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// ToPEM converts private key and certificate into PEM representation
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func ToPEM(key *ecdsa.PrivateKey, certDer []byte) (*PEM, error) {
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b, err := x509.MarshalECPrivateKey(key)
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if err != nil {
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return nil, fmt.Errorf("unable to marshal ECDSA private key: %w", err)
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}
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return &PEM{
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||||||
|
Key: pem.EncodeToMemory(&pem.Block{Type: "EC PRIVATE KEY", Bytes: b}),
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Cert: pem.EncodeToMemory(&pem.Block{Type: "CERTIFICATE", Bytes: certDer}),
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}, nil
|
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}
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||||||
|
// TLS parses PEM and returns TLS certificate
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|
func (p *PEM) TLS() (tls.Certificate, error) {
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return tls.X509KeyPair(p.Cert, p.Key)
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}
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|
// KeyCert parses private key and cert from PEM encoded format
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|
func (p *PEM) KeyCert() (*ecdsa.PrivateKey, *x509.Certificate, error) {
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certDer, _ := pem.Decode(p.Cert)
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|
if certDer == nil {
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return nil, nil, fmt.Errorf("parse PEM cert")
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|
}
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keyDer, _ := pem.Decode(p.Key)
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|
if keyDer == nil {
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return nil, nil, fmt.Errorf("parse PEM key")
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}
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cert, err := x509.ParseCertificate(certDer.Bytes)
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if err != nil {
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return nil, nil, fmt.Errorf("parse cert: %w", err)
|
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|
}
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|
key, err := x509.ParseECPrivateKey(keyDer.Bytes)
|
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if err != nil {
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|
return nil, nil, fmt.Errorf("parse key: %w", err)
|
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|
}
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||||||
|
|
||||||
|
return key, cert, nil
|
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|
}
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