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1、第七章第七章公开密钥设施公开密钥设施PKIPKIPublic key infrastructurePublic key infrastructure计算机系统安全 1一、需要解决的问题一、需要解决的问题网络安全的要求网络安全的要求：数据传输的机密性数据传输的机密性数据交换的完整性数据交换的完整性发送信息的不可否认性发送信息的不可否认性交易者身份的确定性交易者身份的确定性安全解决方案：安全解决方案：建建立立安安全全证证书书体体系系结结构构。提提供供在在网网上上验验证证身身份份的的方方式式。主主要要采采用用了了公公开开密密钥钥体体制制，其其它它还还包包括括对对称称密密钥钥加加密密、数字签名、数字信
2、封等技术。数字签名、数字信封等技术。第七章 公开密钥设施PKI 2我们为什么需要我们为什么需要PKI密码协议和密码算法解决了应用安全中的一密码协议和密码算法解决了应用安全中的一些关键问题些关键问题如何实现它们，并使它们能够真正应用起来如何实现它们，并使它们能够真正应用起来？如何将公钥颁发给个体？如何将公钥颁发给个体？如何将公钥颁发给个体？如何将公钥颁发给个体？个体的私钥存储在哪里？个体的私钥存储在哪里？个体的私钥存储在哪里？个体的私钥存储在哪里？到哪里去获得其它个体的公钥？到哪里去获得其它个体的公钥？到哪里去获得其它个体的公钥？到哪里去获得其它个体的公钥？如何确定他人的公钥是否有效、合法？如何
3、确定他人的公钥是否有效、合法？如何确定他人的公钥是否有效、合法？如何确定他人的公钥是否有效、合法？3什么是什么是PKIn nPKI（Public-key infrastructure)n n 提供了解决这些问题的基础和框架提供了解决这些问题的基础和框架n n X.509定义定义PKI为：创建、管理、存储、发为：创建、管理、存储、发布和撤消基于公钥密码系统的数字证书所布和撤消基于公钥密码系统的数字证书所需要的硬件、软件、人和过程的集合。需要的硬件、软件、人和过程的集合。4PKIn n基于非对称密钥系统的一套安全体系基于非对称密钥系统的一套安全体系n n基于数字证书的身份验证基于数字证书的身份验证
4、n n基于对称密钥的数据保护基于对称密钥的数据保护5PKIn n该体系建立在统一的安全认证和规范基础该体系建立在统一的安全认证和规范基础上。上。n nPKI从技术上解决网上身份认证、信息完整从技术上解决网上身份认证、信息完整性、抗抵赖等安全问题。性、抗抵赖等安全问题。n n为网络应用提供保证。为网络应用提供保证。6PKI的应用的应用n nPKI提供一个安全的框架，使得提供一个安全的框架，使得PKI的应用的应用可以获得最终的利益。可以获得最终的利益。n n例子：例子：n n在在在在WEBWEB服务器和浏览器之间的通信服务器和浏览器之间的通信服务器和浏览器之间的通信服务器和浏览器之间的通信n n电
5、子邮件电子邮件电子邮件电子邮件n n电子数据内部交换电子数据内部交换电子数据内部交换电子数据内部交换n n在在在在InternetInternet上的信用卡交易上的信用卡交易上的信用卡交易上的信用卡交易n n虚拟专用网虚拟专用网虚拟专用网虚拟专用网VPNVPN7PKI的构成的构成n n认证中心（认证中心（CA）：负责签发、管理和作废）：负责签发、管理和作废证书等操作证书等操作n n注册中心（注册中心（RA）：建立证书持有者和证书）：建立证书持有者和证书之间的联系。之间的联系。n n证书库证书库n n密钥备份及恢复系统密钥备份及恢复系统n n证书作废处理系统证书作废处理系统n nPKI应用接口系
6、统应用接口系统 8PKI的基本功能的基本功能n n用户注册用户注册n n证书申请证书申请n n密钥产生密钥产生n n密钥更新密钥更新n n密钥备份密钥备份n n密钥恢复密钥恢复n n证书作废证书作废n n证书归档证书归档91 1、什么是信任、什么是信任信信任任：实实体体A A认认定定实实体体B B将将严严格格地地按按A A所所期期望望的的那那样样行行动动，则则A A 信信任任B B。（ITU-TITU-T推推荐荐标标准准X.509X.509的定义）的定义）称称A A是是信信任任者者，B B是是被被信信任任者者。信信任任涉涉及及对对某某种种事事件件、情情况况的的预预测测、期期望望和和行行为为。信
7、信任任是是信信任任者者对对被被信信任任者者的的一一种种态态度度，是是对对被被信信任任者者的的一一种种预预期期，相相信信被被信信任任者者的的行行为为能能够够符符合合自自己己的的愿望。愿望。第七章 公开密钥设施PKI 二、信任及信任模式10 信信任任涉涉及及假假设设、期期望望和和行行为为，这这意意味味着着信信任任是是不不可可能能被被定定量量测测量量的的，信信任任是是与与风风险险相相联联系系的的并并且且信信任任的的建建立立不不可可能能总总是是全全自自动动的的。在在PKIPKI中中，我我们们可可以以把把这这个个定定义义具具体体化化为为：如如果果一一个个用用户户假假定定CACA可可以以把把任任一一公公钥
8、钥绑绑定定到到某某个实体上，则他信任该个实体上，则他信任该CACA。11信信任任具具有有不不同同的的类类别别。按按照照涉涉及及到到的的事事件件、情情况况的的分分类类，信信任任可可以以表表现现为为三三种种期期待待：对对自自然然与与社社会会的的秩秩序序性性，对对合合作作伙伙伴伴承承担担的的义义务务，对对某某角角色色的的技技术术能能力力。例例如如在在电电子子商商务务中中，交交易易者者信信任任交交易易系系统统对对每每个个用用户户是是公公平平的的、对对用用户户的的私私有有信信息息是是严严加加保保密密的的、交交易易系系统统是是稳稳定定的的并并且且能能够够完完成成交交易易的的全全过过程程而而且且保保证证交交
9、易易的的正正确性等等。确性等等。信信任任具具有有时时间间差差。信信任任者者的的期期待待在在前前，被被信信任任者者的的行行为为在在后后，信信任任者者与与被被信信任任者者之之间间存存在在着着时间上的某种不对称性。时间上的某种不对称性。第七章 公开密钥设施PKI 12信信任任具具有有不不确确定定性性。依依据据信信任任而而做做出出的的决决策策，产产生生的的行行为为结结果果是是不不确确定定的的，即即结结果果可可能能与与期期望望相相符符也也可可能能与与期期望望不不符符。信信任任是是实实体体决决策策时时的的一一个个主主观观概概念念，是是一一种种非非理理性性的的行行为为，它它处处在在全全知知与与无无知知之之间
10、间，是是一一种种依依据据过过去去形形成成的的信信任关系对未来的期望。任关系对未来的期望。信信任任与与风风险险是是相相联联系系的的。信信任任是是在在对对未未来来事事件件的的不不可可预预料料中中才才会会有有的的，行行为为结结果果的的不不确确定定性性使使信信任任者者的的决决策策具具有有风风险险，即即便便决决策策依依据据完完全全信信任任。行行为为结结果果如如果果具具备备了了确确定定性性，就就不不存存在在风险与应对风险这一特定方式了。风险与应对风险这一特定方式了。第七章 公开密钥设施PKI 13信信任任是是动动态态和和非非单单调调的的。信信任任关关系系的的建建立立有有很很多多种种，如如自自觉觉的的、强强
11、制制的的、道道德德约约束束的的或或法法律律制制约约的的、利利益益驱驱动动的的。信信任任随随着着实实体体的的行行为为结结果果将将动动态态变变化化。对对一一个个实实体体得得出出的的信信任任或或不不信信任任评评价价依依赖赖于于被被信信任任者者的的交交易易历历史史，良良好好的的交交易易评评价价将将得得到到较较高高程程度度的的信信任任，信信任任者者依依据据对对决决策策之之后后行行动动结结果果的的信信任任评评价价，不断修正对实体的信任程度。不断修正对实体的信任程度。信信任任是是决决策策的的重重要要因因素素，但但不不是是唯唯一一因因素素。例例如如实实体体A A信信任任实实体体B B，而而同同时时实实体体B
12、B不不信信任任实实体体A A，但但实实体体B B可可能能为为获获得得较较大大的的收收益益而而不不顾顾风风险险与与实实体体A A与与进进行行一次交易。一次交易。第七章 公开密钥设施PKI 14信任者与被信任者建立信任关系分为四个阶段：信任者与被信任者建立信任关系分为四个阶段：1 1）信信任任者者对对被被信信任任者者的的行行为为进进行行信信任任评评价价，得得到到预测结果；预测结果；2 2）依依据据预预测测结结果果及及其其他他参参考考因因素素，进进行行综综合合决决策策，决定被信任者的行为是否发生；决定被信任者的行为是否发生；3 3）若被信任者的行为发生，将产生实际结果；）若被信任者的行为发生，将产生
13、实际结果；4 4）对对被被信信任任者者的的行行为为结结果果进进行行信信任任评评价价，即即比比较较预预测测结结果果与与实实际际结结果果，根根据据信信任任评评价价修修正正信信任任关关系。系。第七章 公开密钥设施PKI 152 2、直接信任与推荐信任、直接信任与推荐信任按按照照有有无无第第三三方方可可信信机机构构参参与与，信信任任可可划划分分为为直接信任和第三方的推荐信任。直接信任和第三方的推荐信任。1 1）第三方信任）第三方信任第第三三方方信信任任是是指指两两个个实实体体以以前前没没有有建建立立起起信信任任关关系系，但但双双方方与与共共同同的的第第三三方方有有信信任任关关系系，第第三三方方为为两两
14、者者的的可可信信任任性性进进行行了了担担保保，由由此此建建立立起起来来的的信信任任关关系系。第第三三方方信信任任的的实实质质是是第第三三方方的的推推荐荐信信任任，是是目目前前网网络络安安全全中中普普遍遍采采用用的的信信任模式。任模式。第七章 公开密钥设施PKI 16第三方信任第三方信任第七章第七章 公开密钥设施公开密钥设施PKI PKI 信任信任 信任信任 信任信任 第三方第三方 Alice Alice Bob Bob 第三方信任第三方信任 17扩展的第三方信任模型扩展的第三方信任模型（交叉认证）（交叉认证）第七章第七章 公开密钥设施公开密钥设施PKI PKI CA CA Alice Alic
15、e CA CA Alice Bob Bob Bob CACA域域X X CACA域域Y Y 第第 三三 方方信任信任 182 2）直接信任）直接信任直直接接信信任任是是最最简简单单的的信信任任形形式式。两两个个实实体体间间无无须第三方介绍而直接建立信任关系。须第三方介绍而直接建立信任关系。在在WebWeb浏浏览览器器中中，用用户户直直接接信信任任根根CACA密密钥钥，因因为为密密钥钥是是由由制制造造商商直直接接提提供供的的；在在PGPPGP中中，用用户户自自己己验验证证密密钥钥，从从不不设设置置其其他他可可信信介介绍绍人人，这这就就是是直直接接信信任任；当当两两个个从从不不同同的的CACA来来
16、的的实实体体要要进进行行安安全全通通信信，而而这这两两个个CACA之之间间不不能能交交叉叉认认证证时时，这这时时也也需需要要直直接接信信任任，在在此此基基础础上上直直接接交交换换密密钥钥，建建立立起起信信任任关关系系。如如果果没没有有直直接接信信任任，交交换密钥就没有价值的换密钥就没有价值的。第七章 公开密钥设施PKI 19CA CA Alice Alice CA CA Bill Bill Anne Anne Bob Bob CACA域域X X CACA域域Y Y 直接信任直接信任20数字证书和数字证书和PKIPKI解决哪些问题解决哪些问题数数字字证证书书能能够够解解决决信信息息传传输输的的保
17、保密密性性、完完整整性性、不不可可否否认认性性、交交易易者者身身份份的的确确定定性性问问题题。数数字字证证书书和和PKIPKI结合解决电子商务中的安全问题。结合解决电子商务中的安全问题。在在传传统统的的安安全全解解决决方方案案中中,密密码码服服务务与与应应用用紧紧密密地地结结合合在在一一起起,每每一一种种网网络络应应用用都都有有自自己己的的一一套套密密钥钥管管理理，功功能能大大量量冗冗余余,管管理理维维护护工工作作复复杂杂，费费用用高高，而而且且这这种种分分散散式式的的方方案案存存在在安安全全隐隐患患，互互操操作作性性也也得得不不到到保保证证；而而PKIPKI以以统统一一的的、通通用用的的方方
18、式式来来解解决决所所有有应应用用的的共共同同安安全全问问题题。利利用用PKIPKI可可以以方方便便地地建建立立和和维维护护一一个个可可信信的的网网络络计计算算环环境境，从从而而使使得得人人们们在在这这个个无无法法直直接接相相互互面面对对的的环环境境里里，能能够够确确认认彼彼此此身身份份和和所所交交换换的的信信息，能够安全地从事商务活动。息，能够安全地从事商务活动。第七章 公开密钥设施PKI 21数字认证的过程数字认证的过程证书授权证书授权李华李华王丽王丽（1）证书请求）证书请求（证书（证书+公钥）公钥）（2）消息（使用）消息（使用CA私钥私钥进行了签名）进行了签名）（4）验证）验证CA签名签名
19、（3）王丽将证）王丽将证书交给李华书交给李华22数字认证过程数字认证过程n n王丽将一个签名的证书请求（包括她的名王丽将一个签名的证书请求（包括她的名字、公钥、可能还有其他的一些信息）发字、公钥、可能还有其他的一些信息）发送到送到CAn nCA使用王丽的请求创建一个消息。使用王丽的请求创建一个消息。CA使用使用其私钥对消息进行签名，以便创建一个单其私钥对消息进行签名，以便创建一个单独的签名。独的签名。CA将消息和签名返回给王丽。将消息和签名返回给王丽。消息和签名共同构成了王丽的证书。消息和签名共同构成了王丽的证书。23n n王丽将她的证书发送给李华，以便授权他王丽将她的证书发送给李华，以便授权
20、他访问他的公钥。访问他的公钥。n n李华使用李华使用CA的公钥对证书进行验证，如果的公钥对证书进行验证，如果证明证书是有效的，他就承认证书中的公证明证书是有效的，他就承认证书中的公钥是王丽的公钥。钥是王丽的公钥。n n与数字签名的情况一样，任何有权访问与数字签名的情况一样，任何有权访问CA公钥的接收者都可以确定证书是否是由特公钥的接收者都可以确定证书是否是由特定定CA签名的。这个过程不要求访问任何机签名的。这个过程不要求访问任何机密信息。上面这个方案假定李华有权访问密信息。上面这个方案假定李华有权访问CA的公钥。如果李华有权拥有包含该公钥的公钥。如果李华有权拥有包含该公钥的的CA证书副本，则他
21、就有权访问该密钥。证书副本，则他就有权访问该密钥。24美国的公开密钥体制美国的公开密钥体制 1PAA(Policy Approval Authority)策策略略机机构构是是PKIPKI核核心心和和基基础础，为为所所有有的的用用户户、用用户户组组织织和和CA制制定定指指南南，监监管管所所有有制制定策略的机构。定策略的机构。2.PCA(Policy Creation Authority)是是整整个个PKIPKI的的二二级级CA，开发安全策略。开发安全策略。3CA是是第第三三层层实实体体。CA在在其其上上级级PCA规规定定的的安安全全策策略略下下运运行。行。4ORA(Organization Re
22、gistration Authority)鉴鉴别别个个人人身份，确认用户与单位的隶属关系。身份，确认用户与单位的隶属关系。5用用户户：用用户户是是整整个个PKIPKI树树的的叶叶节节点点，用用户户通通常常是是个个人人。6目录服务器：使用目录服务器：使用X.500或或LDAP提供证书和提供证书和CRL发布功能。发布功能。第七章 公开密钥设施PKI 251、认证机关、认证机关为为信信息息安安全全提提供供有有效效的的、可可靠靠的的保保护护机机制制，包包括括机机密密性性、身身份份验验证证特特性性、不不可可否否认认性性(交交易易的的各各方方不不可可否否认认它它们们的的参参与与)。这这就就需需要要依依靠靠
23、一一个个可可靠靠的的第第三三方方机机构构验验证证，而而认认证证中中心心（CACA：Certification Certification AuthorityAuthority）专门提供这种服务。专门提供这种服务。证证书书机机制制是是目目前前被被广广泛泛采采用用的的一一种种安安全全机机制制，使使用用 证证 书书 机机 制制 的的 前前 提提 是是 建建 立立 CA(Certification CA(Certification Authority-Authority-认认证证中中心心)以以及及配配套套的的RARA（Registration Registration Authority-Author
24、ity-注册审批机构）系统。注册审批机构）系统。第七章 公开密钥设施PKI 26什么是什么是CA机构机构 CA机机构构，又又称称为为证证书书授授证证中中心心，是是为为了了解解决决电电子子商商务务活活动动中中交交易易参参与与的的各各方方身身份份、资资信信的的认认定定，维维护护交交易易活活动动中中的的安安全全，从从根根本本上上保保障障电电子子商商务务交交易易活活动动顺顺利利进进行行而而设设立立的的，是是受受一一个个或或多多个个用用户户信信任任，提提供供用用户户身身份份验验证证的的第第三三方方机机构构，承承担担公公钥钥体体系系中中公公钥钥的合法性检验的责任。的合法性检验的责任。在在SET交交易易中中
25、，CA不不仅仅对对持持卡卡人人、商商户户发发放放证证书书，还还要要对对收收款款的的银银行行、网网关关发发放放证证书书。它它负负责责产产生生、分分配配并并管管理理所所有有参参与与网网上上交交易易的的个个体体所所需需的的数数字字证证书书，因此是安全电子交易的核心环节。因此是安全电子交易的核心环节。第七章 公开密钥设施PKI 27二、PKI RARA（Registration AuthorityRegistration Authority）数数字字证证书书注注册册审审批批机机构构。RARA系系统统是是CACA的的证证书书发发放放、管管理理的的延延伸伸。它它负负责责证证书书申申请请者者的的信信息息录录
26、入入、审审核核以以及及证证书书发发放放等等工工作作；同同时时，对对发发放放的的证证书书完完成成相相应应的的管管理理功功能能。发发放放的的数数字字证证书书可可以以存存放放于于ICIC卡卡、硬硬盘盘或或软软盘盘等等介介质质中中。RARA系系统统是是整整个个CACA中中心心得得以以正正常常运运营营不不可可缺缺少少的的一一部部分。分。第七章 公开密钥设施PKI 28二、PKI CA的职能的职能（1）接收验证最终用户数字证书的申请。）接收验证最终用户数字证书的申请。（2）确定是否接受最终用户数字证书的申请）确定是否接受最终用户数字证书的申请-证书的审批。证书的审批。（3）向申请者颁发、拒绝颁发数字证书）
27、向申请者颁发、拒绝颁发数字证书-证书的发放。证书的发放。（4）接收、处理最终用户的数字证书更新请求）接收、处理最终用户的数字证书更新请求-证书的更新。证书的更新。（5）接收最终用户数字证书的查询、撤销。）接收最终用户数字证书的查询、撤销。（6）产产 生生 和和 发发 布布 证证 书书 废废 止止 列列 表表 CRL（Certificate Revocation List）。（7）数字证书的归档。数字证书的归档。（8）密钥归档。）密钥归档。（9）历史数据归档。）历史数据归档。第七章 公开密钥设施PKI 29认证中心为了实现其功能，主要由以下三部分组成：认证中心为了实现其功能，主要由以下三部分组成
28、：注注册册服服务务器器：通通过过 Web Web Server Server 建建立立的的站站点点，可可为为客客户户提提供供每每日日2424小小时时的的服服务务。因因此此客客户户可可在在自自己己方方便便的的时时候候在在网网上上提提出出证证书书申申请请和和填填写写相相应应的的证证书书申申请请表，免去了排队等候等烦恼。表，免去了排队等候等烦恼。证证书书申申请请受受理理和和审审核核机机构构：负负责责证证书书的的申申请请和和审审核。它的主要功能是接受客户证书申请并进行审核。核。它的主要功能是接受客户证书申请并进行审核。认认证证中中心心服服务务器器：是是数数字字证证书书生生成成、发发放放的的运运行行实实
29、体体，同同时时提提供供发发放放证证书书的的管管理理、证证书书废废止止列列表表（CRLCRL）的生成和处理等服务。的生成和处理等服务。第七章 公开密钥设施PKI 30我国我国CACA的建设情况的建设情况中中国国电电信信CACA安安全全认认证证体体系系（CTCACTCA）、上上海海电电子子商商务务CACA认证中心（认证中心（SHECASHECA）和中国金融认证中心（和中国金融认证中心（CACA）等。等。数字证书数字证书数数字字证证书书是是网网络络通通讯讯中中标标志志通通讯讯各各方方身身份份信信息息的的一一系系列列数数据据，提提供供了了一一种种在在InternetInternet上上验验证证身身份份
30、的的方方式式，其其作作用用类类似似于于司司机机的的驾驾驶驶执执照照或或日日常常生生活活中中的的身身份份证证。由由权权威威机机构构CACA机机构构发发行行的的，人人们们可可以以在在交交往往中中用它来识别对方的身份。用它来识别对方的身份。最最简简单单的的证证书书包包含含一一个个公公开开密密钥钥、名名称称以以及及证证书书授授权权中心的数字签名。中心的数字签名。第七章 公开密钥设施PKI 31证证书书原原理理：数数字字证证书书采采用用公公钥钥体体制制。用用户户设设定定一一把把特特定定的的仅仅为为本本人人所所有有的的私私有有密密钥钥（私私钥钥），用用它它进进行行解解密密和和签签名名；同同时时设设定定一一
31、把把公公共共密密钥钥（公公钥钥）并并由由本本人人公开，为一组用户所共享，用于加密和验证签名。公开，为一组用户所共享，用于加密和验证签名。数数字字证证书书的的作作用用：使使用用数数字字证证书书，通通过过运运用用对对称称和和非非对对称称密密码码体体制制等等密密码码技技术术建建立立起起一一套套严严密密的的身身份份认认证证系系统统，从从而而保保证证信信息息除除发发方方和和接接方方外外不不被被其其它它人人窃窃取取或篡改。或篡改。数数字字证证书书可可用用于于：安安全全地地发发送送电电子子邮邮件件；访访问问安安全全站站点点、网网上上招招投投标标、网网上上签签约约、网网上上订订购购、安安全全网网上上公公文文传
32、传送送、网网上上办办公公、网网上上缴缴费费、网网上上购购物物等等网网上上的安全电子事务处理和交易的安全电子事务处理和交易。第七章 公开密钥设施PKI 32产产生、生、验证验证和分和分发发密密钥钥方式方式 1)1)用用户户自自己己产产生生密密钥钥对对：用用户户自自己己生生成成密密钥钥对对，然然后后将将公公钥钥以以安安全全的的方方式式传传送送给给CA，该该过过程程必必须须保保证证用用户户公钥的可验证性和完整性。公钥的可验证性和完整性。2)CA2)CA为为用用户户产产生生密密钥钥对对：CA替替用用户户生生成成密密钥钥对对,然然后后将将其其安安全全地地传传给给用用户户，该该过过程程必必须须确确保保密密
33、钥钥对对的的机机密密性性、完完整整性性和和可可验验证证性性。该该方方式式下下由由于于用用户户的的私私钥钥为为CA所知，故对所知，故对CA的可信性要求更高。的可信性要求更高。3)CA(3)CA(包括包括PAAPAA、PCAPCA、CA)CA)自己自己产产生自己的密生自己的密钥对钥对。第七章 公开密钥设施PKI 33签签名和名和验证验证 在在PKIPKI体体系系中中，对对信信息息和和文文件件的的签签名名，以以及及对对签签名的名的验验证证是很普遍的操作。是很普遍的操作。PKIPKI成成员员对对数数字字签签名名和和认认证证是是采采用用多多种种算算法法的的，如如RSARSA、DESDES等等等等，这这些
34、些算算法法可可以以由由硬硬件件、软软件件或硬或硬软结软结合的加密模合的加密模块块(固件固件)来完成。来完成。密密钥钥和和证证书书存存放放的的介介质质可可以以是是内内存存、ICIC卡卡或或软软盘等。盘等。第七章 公开密钥设施PKI34证书的获取证书的获取 发送者发送签名信息时，附加发送自己的证书；发送者发送签名信息时，附加发送自己的证书；单独发送证书信息的通道；单独发送证书信息的通道；可从访问发布证书的目录服务器获得；可从访问发布证书的目录服务器获得；或者从证书的相关实体或者从证书的相关实体(如如RA)RA)处获得；处获得；在在PKIPKI体体系系中中，可可以以采采取取某某种种或或某某几几种种的
35、的上上述述方方式式获获得得证书。证书。发发送送数数字字签签名名证证书书的的同同时时，可可以以发发布布证证书书链链。这这时时，接接收收者者拥拥有有证证书书链链上上的的每每一一个个证证书书，从从而而可可以以验验证证发发送者的证书。送者的证书。第七章 公开密钥设施PKI35PKI中的证书中的证书证书证书(certificate)，有时候简称为有时候简称为certPKI适用于异构环境中，所以证书的格式在适用于异构环境中，所以证书的格式在所使用的范围内必须统一所使用的范围内必须统一证书是一个机构颁发给一个安全个体的证明，证书是一个机构颁发给一个安全个体的证明，所以证书的权威性取决于该机构的权威性所以证书
36、的权威性取决于该机构的权威性一个证书中，最重要的信息是个体名字、个一个证书中，最重要的信息是个体名字、个体的公钥、机构的签名、算法和用途体的公钥、机构的签名、算法和用途签名证书和加密证书分开签名证书和加密证书分开最常用的证书格式为最常用的证书格式为X.509v336X.509证书格式证书格式版本版本1、2、3序列号序列号在在CA内部唯一内部唯一签名算法标识符签名算法标识符指该证书中的签名算法指该证书中的签名算法签发人名字签发人名字CA的名字的名字有效时间有效时间起始和终止时间起始和终止时间个体名字个体名字37X.509证书格式证书格式(续续)个体的公钥信息个体的公钥信息算法算法参数参数密钥密钥
37、签发人唯一标识符签发人唯一标识符个体唯一标识符个体唯一标识符扩展域扩展域签名签名38证书的管理证书的管理 用户能方便地查找各种证书及已经撤销的证书。用户能方便地查找各种证书及已经撤销的证书。根据用户请求或其它相关信息撤销用户的证书。根据用户请求或其它相关信息撤销用户的证书。能根据证书的有效期限自动地撤销证书。能根据证书的有效期限自动地撤销证书。能完成证书数据库的备份工作。能完成证书数据库的备份工作。证书的管理通过目录服务来实现。证书的管理通过目录服务来实现。第七章第七章 公开密钥设施公开密钥设施PKIPKI39验证证书验证证书 验验证证证证书书的的过过程程是是迭迭代代寻寻找找证证书书链链中中下
38、下一一个个证证书书和和它它相应的上级相应的上级CACA证书。证书。在在使使用用每每个个证证书书前前，必必须须检检查查相相应应的的CRL(CRL(对对用用户户来来说说这种在线的检查是透明的这种在线的检查是透明的)。用用户户检检查查证证书书的的路路径径是是从从最最后后一一个个证证书书(即即用用户户已已确确认认可可以以信信任任的的CA证证书书)所所签签发发的的证证书书有有效效性性开开始始，检检验验每每一一个个证证书书，一一旦旦验验证证后后，就就提提取取该该证证书书中中的的公公钥钥，用用于于检检验验下下一一个个证证书书，直直到到验验证证完完发发送送者者的的签签名名证证书书，并将该证书中包括的公钥用于验
39、证签名。并将该证书中包括的公钥用于验证签名。第七章第七章 公开密钥设施公开密钥设施PKIPKI40保存保存证书证书 指指PKIPKI实实体体在在本本地地储储存存证证书书，以以减减少少在在PKIPKI体体系系中中获获得得证书证书的的时间时间，并提高，并提高证书签证书签名的效率。名的效率。在在存存储储每每个个证证书书之之前前，应应该该验验证证该该证证书书的的有有效效性性。PKIPKI实实体体可可以以选选择择存存储储其其证证书书链链上上其其他他实实体体所所接接收收到到的的所所有有证书证书，也可以只存，也可以只存储储数字数字签签名名发发送者的送者的证书证书。证证书书存存储储单单元元应应对对证证书书进进
40、行行定定时时管管理理维维护护，清清除除已已作作废废的的或或过过期期的的证证书书及及在在一一定定时时间间内内未未使使用用的的证证书书。证证书书存存储储数数据据库库还还要要与与最最新新发发布布的的CRL(CRL(证证书书废废止止列列表表)文文件件相相比比较较，从从数数据据库库中中删删除除CRLCRL文文件件中中已已发发布布的的作作废废证证书。书。第七章第七章 公开密钥设施公开密钥设施PKIPKI41本地保存本地保存证书证书的的获获取取 CACA证证书书可可以以集集中中存存放放或或分分布布式式存存放放，即即可可从从本本地地保保存存的的证证书书中中获获取取证证书书。用用户户收收到到签签名名数数据据后后
41、，将将去去检检查查证证书书存存储储区区中中是是否否已已有有发发送送者者签签发发的的证证书书，用，用签发签发者的公者的公钥验证签钥验证签名。名。用用户户可可以以选选择择在在每每次次使使用用前前来来检检查查最最新新发发布布的的CRL CRL(证证书书废废止止列列表表)，以以确确保保发发送送者者的的证证书书未未被被作作废废；用用户户也也可可选选择择定定期期证证实实本本地地证证书书在在存存储储区区中中的的有有效性。效性。如如果果用用户户的的本本地地存存储储区区中中未未保保存存发发送送者者的的证证书书，用用户户则则应应按按照照上上述述证证书书获获取取的的过过程程取取得得所所需需的的证证书。书。第七章 公
42、开密钥设施PKI42证书废证书废止的申止的申请请 当当PKIPKI中中某某实实体体的的私私钥钥被被泄泄漏漏时时，被被泄泄密密的的私私钥钥所所对应对应的公的公钥证书应钥证书应被作被作废废。对对CACA而而言言，私私钥钥的的泄泄密密不不大大可可能能，除除非非有有意意破破坏坏或或恶恶意意攻攻击击所所造造成成；对对一一般般用用户户而而言言，私私钥钥的泄密可能是因的泄密可能是因为为存放介存放介质质的的遗遗失或被盗。失或被盗。另另外外一一种种情情况况是是证证书书中中所所包包含含的的证证书书持持有有者者已已终终止止或或与与某某组组织织的的关关系系已已经经中中止止，则则相相应应的公钥证书也应该作废。的公钥证书
43、也应该作废。第七章 公开密钥设施PKI43终终止的方式：止的方式：(1)(1)如如果果是是密密钥钥泄泄露露，证证书书的的持持有有者者以以电电话话或或书书面面的的方方式，通知相式，通知相应应的的CACA；(2)(2)如如果果是是因因关关系系中中止止，由由原原关关系系中中组组织织方方面面出出面面通通知知相相应应的的ORAORA或或CACA。处处理理过过程：程：如如果果ORAORA得得到到通通知知，ORAORA应应通通知知相相应应的的CACA，作作废废请请求求得得到到确确认认后后，CACA在在数数据据库库中中将将该该证证书书记记上上作作废废标标志志，并并在在下下次次发发布布CRLCRL时时加加入入证
44、证书书作作废废列列表表，并并标标明明作作废废时时间间。在在CRLCRL中的证书作废列表时间有规定，过期后即可删除。中的证书作废列表时间有规定，过期后即可删除。第七章 公开密钥设施PKI44密密钥钥的恢复的恢复 在在密密钥钥泄泄密密、证证书书作作废废后后，泄泄密密实实体体将将获获得得(包包括括个个人人用用户户)一一对对新的密新的密钥钥，并要求，并要求CACA产产生新的生新的证书证书。泄泄漏漏密密钥钥的的实实体体是是CACA的的情情况况下下，它它需需要要重重新新签签发发以以前前那那些些用用泄泄密密密密钥钥所所签签发发的的证证书书。每每一一个个下下属属实实体体将将产产生生新新的的密密钥钥时时，获获得
45、得CACA用用新新私私钥钥签签发发新新的的证证书书，而而原原来来用用泄泄密密密密钥钥签签发发的的旧旧证证书书将作将作废废，并被放入，并被放入CRLCRL。可可采采取取双双CACA的的方方式式来来进进行行泄泄密密后后的的恢恢复复，即即每每一一个个PKIPKI实实体体的的公公钥钥都都由由两两个个CACA签签发发证证书书，当当一一个个CACA泄泄密密钥钥后后，得得到到通通知知的的用用户户可可转转向向另另一一个个CACA的的证证书书链链，可可以以通通过过另另一一个个CACA签签发发的的证证书书来来验验证证签签名名。这这样样可可以以减减少少重重新新产产生生密密钥钥时时和和重重新新签签发发证证书书的的巨巨
46、大大工工作作量量，也也可可以以使使泄泄密密CACA的的恢恢复复和和它它对对下下属属实实体体证证书书的的重重新新发发放工作稍慢进行，系统的功能不受影响。放工作稍慢进行，系统的功能不受影响。第七章 公开密钥设施PKI45CRLCRL的的获获取取 每每一一个个CACA均均可可以以产产生生CRLCRL，CRLCRL可可以以定定期期产产生生也也可可以以在在每每次次有有证证书书作作废废请请求求后后，实实时时产产生生，CACA应应将其将其产产生的生的CRLCRL及及时发时发布到目布到目录录服服务务器上去。器上去。CRLCRL的的获获取就可以有多种方式：取就可以有多种方式：CACA产产生生CRLCRL后，自后
47、，自动发动发送到下属各送到下属各实实体；体；大大多多数数情情况况是是：由由使使用用证证书书的的各各PKIPKI实实体体从从目录服务器获得相应的目录服务器获得相应的CRLCRL。第七章 公开密钥设施PKI46交叉交叉认证认证方式方式 需需要要互互通通的的PKIPKI体体系系中中的的PAAPAA（Policy Policy Approval Approval AuthorityAuthority）在在经经过过协协商商和和政政策策制制定定之之后后，可可以以互相互相认证对认证对方系方系统统中的中的PAA(PAA(即根即根CA)CA)。认认证证方方式式是是根根CACA用用自自己己的的私私钥钥为为其其他他
48、的的需需要要交交叉叉认证认证的根的根CACA的公的公钥签发证书钥签发证书。这这种种认认证证方方式式减减少少了了操操作作中中的的政政策策因因素素，对对用用户户而而言言，也也只只在在原原有有的的证证书书链链上上增增加加一一个个证证书书而而已已。但但对对于于每每一一个个根根CACA而而言言，需需要要保保存存所所有有其它需要与之进行交叉认证的根其它需要与之进行交叉认证的根CACA的证书。的证书。第七章 公开密钥设施PKI472、证书库、证书库-证证书书库库是是证证书书的的集集中中存存放放地地，是是网网上上的的一一种种公公共共信信息息库库,用用户户可可以以从从此此处处获获得得其其他他用用户户的的证书和公
49、钥。证书和公钥。-构构造造证证书书库库的的最最佳佳方方法法是是采采用用支支持持LDAP协协议议的的目目录录系系统统，用用户户或或相相关关的的应应用用通通过过LDAP来来访访问问证证书书库库。系系统统必必须须确确保保证证书书库库的的完完整整性性,防防止伪造、篡改证书。止伪造、篡改证书。第七章 公开密钥设施PKI483.密钥备份及恢复系统密钥备份及恢复系统-如如果果用用户户丢丢失失了了用用于于脱脱密密数数据据的的密密钥钥,则则密密文文数数据据将将无无法法被被脱脱密密,造造成成数数据据丢丢失失。为为避避免免这这种种情情况况的的出出现现,PKI应应该该提提供供备备份份与与恢恢复复脱脱密密密密钥的机制。
50、钥的机制。-密密钥钥的的备备份份与与恢恢复复应应该该由由可可信信的的机机构构来来完完成成，例例如如CA可可以以充充当当这这一一角角色色。强强调调：密密钥钥备备份份与与恢恢复复只只能能针针对对脱脱密密密密钥钥，签签名名私私钥钥不不能能够够作备份。作备份。第七章 公开密钥设施PKI494.证书作废处理系统证书作废处理系统它是它是PKI的一个重要组件。有三种策略的一个重要组件。有三种策略:作废一个或多个主体的证书作废一个或多个主体的证书;作废由某一对密钥签发的所有证书作废由某一对密钥签发的所有证书;作废由某作废由某CA签发的所有证书。签发的所有证书。通通过过将将证证书书列列入入作作废废证证书书表表（