相關(guān)概念
- PKI：Public Key Infrastructure崔慧，公鑰基礎(chǔ)設(shè)施充择。
- CA：Certificate Of Authority，認(rèn)證中心。
- 數(shù)字證書(shū)：提供了一種發(fā)布公鑰的簡(jiǎn)便途徑边锁；
一個(gè)數(shù)字證書(shū)包括：擁有者身份信息、公鑰波岛、CA數(shù)字簽名茅坛、有效期等其他信息。 - 數(shù)字簽名：用來(lái)確認(rèn)信息發(fā)送者的身份则拷，保證信息的完整性和抗否認(rèn)性贡蓖。
數(shù)字簽名
- 數(shù)字簽名的生成：對(duì)于要傳輸?shù)南⒃氖褂孟⒄惴ǎ∕D5、SHA）生成消息摘要煌茬，發(fā)送方使用自己的私鑰對(duì)摘要進(jìn)行加密斥铺，生成數(shù)字簽名。
- 數(shù)字簽名的驗(yàn)證：數(shù)字簽名同消息一通傳輸給接收方坛善，接收方對(duì)簽名使用發(fā)送方的公鑰解密還原摘要晾蜘，并對(duì)得到的原文進(jìn)行hash計(jì)算出消息摘要，比對(duì)兩份消息摘要是否相同眠屎，可以保證消息的完整性和抗否認(rèn)性剔交。
用發(fā)送發(fā)私鑰生成數(shù)字簽名、用發(fā)送方公鑰解密改衩，可以證明消息確實(shí)是由公鑰擁有者發(fā)出的岖常。
兩份摘要的比對(duì)結(jié)果，可以證明消息在傳輸?shù)倪^(guò)程中是否被改動(dòng)葫督。
數(shù)字證書(shū)
數(shù)字簽名要發(fā)揮作用竭鞍，首先需要接收方獲取發(fā)送方的公鑰。如何證明獲取的公鑰確實(shí)是發(fā)送方的公鑰而不是假冒的呢候衍？數(shù)字證書(shū)提供了一種發(fā)布公鑰的簡(jiǎn)便方法笼蛛。
簡(jiǎn)單地來(lái)說(shuō)滨砍，把上面的原文換成公鑰、身份信息妖异、有效期等其他信息惋戏，就是數(shù)字證書(shū)的生成和驗(yàn)證過(guò)程。
- 數(shù)字證書(shū)的生成：CA收到數(shù)字證書(shū)申請(qǐng)并認(rèn)證申請(qǐng)者的真實(shí)身份后他膳，把申請(qǐng)者的公鑰响逢、身份信息、數(shù)字證書(shū)的有效期等信息作為消息原文棕孙，進(jìn)行hash生成摘要舔亭，并用CA的私鑰加密進(jìn)行簽名些膨；數(shù)字簽名與證書(shū)擁有者的公鑰、身份信息钦铺、證書(shū)有效期等其他信息共同組成數(shù)字證書(shū)订雾。
- 數(shù)字證書(shū)的驗(yàn)證：數(shù)字證書(shū)生成后，經(jīng)歷圖2中3矛洞、4洼哎、5的傳輸過(guò)程，來(lái)到接收方沼本。接收方收到消息證書(shū)后噩峦，使用CA公鑰對(duì)數(shù)字簽名解密生成消息摘要，對(duì)證書(shū)內(nèi)容進(jìn)行hash生成摘要抽兆，兩份摘要進(jìn)行比對(duì)可證明證書(shū)內(nèi)容的完整性與真實(shí)性识补。
使用CA私鑰進(jìn)行簽名和解密，可以證明證書(shū)確實(shí)是由CA發(fā)布的郊丛；
兩份摘要的對(duì)比結(jié)果李请，可以證明證書(shū)內(nèi)容是否在傳輸過(guò)程中被改動(dòng)瞧筛；
如果消息原文中的公鑰和身份信息是CA的厉熟，則是CA自簽名的過(guò)程。
通信過(guò)程
數(shù)字證書(shū)提供了一種發(fā)布公鑰的簡(jiǎn)便途徑较幌，大家通過(guò)向CA申請(qǐng)認(rèn)證發(fā)布自己的公鑰揍瑟，通過(guò)向CA驗(yàn)證來(lái)確認(rèn)自己獲得了別人的公鑰。下圖展示了通信雙方互相獲得公鑰以后的通信過(guò)程乍炉。
- 發(fā)送方對(duì)要傳輸消息原文進(jìn)行hash绢片，生成消息摘要，用發(fā)送方的私鑰生成數(shù)字簽名岛琼；
- 隨機(jī)生成對(duì)稱秘鑰底循，對(duì)原文加密，生成密文槐瑞；
- 用接收方公鑰加密對(duì)稱秘鑰熙涤；
- 將加密后的對(duì)稱秘鑰、數(shù)字簽名與密文一通發(fā)送困檩；
- 接收方收到后祠挫，用自己的私鑰解密對(duì)稱秘鑰；
- 用對(duì)稱秘鑰解密密文悼沿，得到原文等舔；
- 對(duì)原文hash得到摘要，用發(fā)送方的公鑰解密簽名得到摘要糟趾，對(duì)方兩份摘要慌植。
非對(duì)稱加密安全性高甚牲，但計(jì)算量大效率低，因此使用對(duì)稱秘鑰對(duì)通信的主要內(nèi)容進(jìn)行加密蝶柿；對(duì)稱秘鑰每次使用隨機(jī)生成鳖藕，用完即丟棄，降低風(fēng)險(xiǎn)只锭；
用接收方公鑰加密對(duì)稱秘鑰著恩，保證了只有接收方才能對(duì)密文進(jìn)行解密；
用發(fā)送發(fā)私鑰進(jìn)行簽名蜻展，使得接收方可以驗(yàn)證消息的發(fā)送方和消息是否被修改過(guò)喉誊，保證了信息的完整性和抗否認(rèn)性。
PKI/CA架構(gòu)
完整的PKI/CA系統(tǒng)如下部分：
- 安全服務(wù)器：安全服務(wù)器面向普通用戶纵顾，用于提供證書(shū)申請(qǐng)伍茄、瀏覽、證書(shū)撤銷列表施逾、證書(shū)下載等安全服務(wù)敷矫；用戶需要首先得到安全服務(wù)器的證書(shū)（該證書(shū)由CA頒發(fā)）；
- 注冊(cè)機(jī)構(gòu)RA：在CA體系結(jié)構(gòu)中起承上啟下的作用汉额，一方面向CA轉(zhuǎn)發(fā)安全服務(wù)器傳輸過(guò)來(lái)的證書(shū)申請(qǐng)請(qǐng)求曹仗，另一方面向LDAP服務(wù)器和安全服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)CA頒發(fā)的數(shù)字證書(shū)和證書(shū)撤銷列表（CRL）。
- LDAP服務(wù)器：Lightweight Directory Access Protocol（輕量目錄訪問(wèn)協(xié)議）蠕搜，提供目錄瀏覽服務(wù)怎茫，負(fù)責(zé)將注冊(cè)機(jī)構(gòu)服務(wù)器RA傳輸過(guò)來(lái)的用戶信息以及數(shù)字證書(shū)加入到服務(wù)器上。用戶通過(guò)訪問(wèn)LDAP服務(wù)器就能夠得到其他用戶的數(shù)字證書(shū)妓灌。
- CA服務(wù)器：整個(gè)證書(shū)機(jī)構(gòu)的核心轨蛤，負(fù)責(zé)證書(shū)的簽發(fā)茫舶。CA首先 產(chǎn)生自身的私鑰和公鑰戈二，然后生成數(shù)字證書(shū)，并且將數(shù)字正常傳輸給安全服務(wù)器穴张。CA還負(fù)責(zé)為安全服務(wù)器掉伏、RA服務(wù)器生成數(shù)字證書(shū)缝呕。
- 數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器：CA中的核心部分，用于CA中數(shù)據(jù)（如密鑰和用戶信息等）岖免、日志岳颇、統(tǒng)計(jì)信息的存儲(chǔ)和管理。
證書(shū)申請(qǐng)過(guò)程
- 用戶申請(qǐng)：用戶獲取CA的數(shù)字證書(shū)（根證書(shū)）颅湘，與安全服務(wù)器建立連接话侧；生成自己的公鑰和私鑰，將公鑰和自己的身份信息提交給安全服務(wù)器闯参，安全服務(wù)器將用戶的申請(qǐng)信息傳送給RA服務(wù)器瞻鹏。
- RA審核：RA收到用戶的申請(qǐng)悲立，用戶向RA證明自己的身份，RA進(jìn)行核對(duì)新博。如果RA同意用戶申請(qǐng)證書(shū)的請(qǐng)求薪夕，則對(duì)證書(shū)申請(qǐng)信息做數(shù)字簽名；否則拒絕用戶的申請(qǐng)赫悄。
- CA發(fā)行證書(shū)：RA將用戶申請(qǐng)和RA簽名傳輸給CA原献，CA對(duì)RA數(shù)字簽名做認(rèn)證，如果驗(yàn)證通過(guò)埂淮，則同意用戶請(qǐng)求姑隅，頒發(fā)證書(shū)，然后將證書(shū)輸出倔撞。如果驗(yàn)證不通過(guò)讲仰，則拒絕證書(shū)申請(qǐng)。
- RA轉(zhuǎn)發(fā)證書(shū)：RA從CA得到新的證書(shū)痪蝇，首先將證書(shū)輸出到LDAP服務(wù)器以提供目錄瀏覽鄙陡，再通知用戶證書(shū)發(fā)行成功，告知證書(shū)序列號(hào)躏啰，到指定的網(wǎng)址去下載證書(shū)趁矾。
- 用戶證書(shū)獲取：用戶使用證書(shū)序列號(hào)去指定網(wǎng)址下載自己的數(shù)字證書(shū)丙唧，只有持有與申請(qǐng)時(shí)提交的公鑰配對(duì)的私鑰才能下載成功愈魏。
證書(shū)撤銷過(guò)程
- 用戶申請(qǐng)：用戶向RA發(fā)送一封簽名加密郵件觅玻，申請(qǐng)撤銷證書(shū)想际。
- RA審核：注冊(cè)機(jī)構(gòu)同意證書(shū)撤銷，并對(duì)申請(qǐng)簽名溪厘。
- CA更新CRL：CA驗(yàn)證證書(shū)撤銷請(qǐng)求的RA簽名胡本，如果正確，則同意申請(qǐng)畸悬，并更新CRL侧甫，并輸出。
- RA轉(zhuǎn)發(fā)CRL：注冊(cè)中心收到CRL蹋宦，以多種方式將CRL公布（包括LDAP服務(wù)器）披粟。
- 用戶告知：用戶訪問(wèn)LDAP服務(wù)器，下載或?yàn)g覽CRL冷冗。
證書(shū)的管理
認(rèn)證中心CA負(fù)責(zé)維護(hù)和發(fā)布證書(shū)廢除列表CRL（certificate revocation lists守屉，又稱為證書(shū)黑名單）。
當(dāng)一個(gè)證書(shū)蒿辙，特別是其中的公鑰因?yàn)槠渌驘o(wú)效時(shí)（不是因?yàn)榈狡冢┠捶海珻RL提供了一種通知用戶和其他應(yīng)用的中心管理方式滨巴。CA系統(tǒng)生成CRL以后，放到LDAP服務(wù)器中或Web服務(wù)器的合適位置俺叭，供用戶查詢或下載恭取。
