现代密码学-CA与数字证书详解

素颜马尾好姑娘i 2022-10-19 13:59 378阅读 0赞

### 目录 ###

*  概述
 *   *  内容
     *  安全性
 *  证书生命周期
 *   *  生成
     *  存储
     *  验证
     *  状态查询
     *  撤销
     *  更新
 *  PKI信任模型
 *   *  单一模型CA
     *  树状模型CA
 *  参考

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# 概述 #

证书类似现实生活中的**个人身份证**。身份证将个人的身份信息（姓名、出生年月日、地址和其他信息）同个人的可识别特征（照片）绑定在一起。个人身份证是由**国家权威机关**（公安部）**签发**的，该证件的有效性和合法性是由权威机关的签名或签章**保障**的，因此**身份证可以用来验证持有者的合法身份的信息**，称为身份鉴定。

**数字证书**也称为**公钥证书**，是将**证书持有者的身份信息**和其所拥有的**公钥**进行**绑定**的文件。证书文件还包含签发该证书的**权威机构认证中心**（简称**CA**）对该证书的**签名**，通过签名保障了证书的合法性和有效性，也保障了证书包含的持有者公钥和相关信息的真实性和完整性。这使得**证书应用依赖于对CA本身的信任**，也就是说证书提供了基本的信任机制。

证书（与相关的私钥）可以提供诸如身份认证、完整性、机密性和不可否认性等安全服务。**证书中的公钥可用于加密数据或验证对应私钥的签名。**

**一句话**：CA使用**私钥签名**别人的**公钥**形成证书，CA使用**公钥**进行验证。

## 内容 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xhZHlfa2lsbGVyOQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]点击https前面的锁->点击安全连接->点击更多信息  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xhZHlfa2lsbGVyOQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]点击查看证书  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xhZHlfa2lsbGVyOQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]

## 安全性 ##

*  证书是公开的，可复制的。
 *  任何具有CA公钥（也称作根证书/CA证书，自签名证书)的用户都可以验证证书有效性。
 *  除了CA以外，任何人都无法伪造、修改证书。
 *  证书的安全性依赖于CA的私钥。

# 证书生命周期 #

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xhZHlfa2lsbGVyOQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]

## 生成 ##

*  去CA申请
 *  可利用工具（例如，openssl）生成，使用私有CA

## 存储 ##

*  使用IC卡存放
 *  直接存放在磁盘或自己的终端上
 *  USB Key
 *  证书库

## 验证 ##

*  使用CA证书验证终端实体证书**有效性**。
 *  检查证书的**有效期**，确保该证书是否有效。
 *  检查该证书的**预期用途**是否符合CA在该证书中指定的所有策略限制。
 *  在**证书撤销列表**（CRL）中查询确认该证书是否被CA撤销。

## 状态查询 ##

在线证书状态协议OCSP(Online CertificateStatus Protocol),其目的为了克服基于CRL的撤销方案的局限性，为证书状态查询提供即时的最新响应。OCSP使用**证书序列号**、**CA名称**和**公开密钥的散列值**作为关键字查询目标的证书。

## 撤销 ##

当以下情况出现时：

*  不是有效用户（譬如雇佣关系结束）
 *  证书的信息需修改（譬如其扩展内容）
 *  私钥的安全受到威胁等且证书的有效期还没结束，证书需被撤销。

## 更新 ##

更新的原因：

*  证书过期；
 *  临时撤销（譬如调离或退休等）；
 *  一些属性（譬如职务、地址等）的改变；
 *  证书中公钥对应的私钥安全受到威胁。

# PKI信任模型 #

## 单一模型CA ##

比较理想建立单一的认证机构（CA），这比较适合用户**规模比较小**的范围，如果用户**规模大，种类多**，则由它管理所有证书存在以下问题：

*  特殊的应用领域有着**特殊**的安全需求（安全策略不同）。
 *  证书颁发和撤销难于**直接控制**。
 *  证书库难于维护，难于满足实际**性能**的需求。
 *  根私钥的**维护**更加困难。

## 树状模型CA ##

假设个体A看到B的一个证书,B的证书中含有签发该证书的CA的信息,沿着层次树往上找，可以构成一条**证书链**，直到根证书；验证过程：

*  沿相反的方向，从根证书开始，依次往下验证每一个证书中的签名。其中，根证书是自签名的，用它自己的公钥进行验证；
 *  一直到验证B的证书中的签名；
 *  如果所有的签名验证都通过，则A可以确定所有的证书都是正确的，如果他信任根CA，则他可以相信B的证书和公钥。  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xhZHlfa2lsbGVyOQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]  
    有时间补充 pem x509，以及使用openssl生成CA的步骤  
    未完待续…

# 参考 #

《现代密码学教程 谷利泽 杨义先等》  
[openssl官网][openssl]

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[openssl]: https://www.openssl.org/