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數(shù)字證書（CA證書）是由可信任的第三方權(quán)威機(jī)構(gòu)（CA中心）頒發(fā)給個(gè)人或企業(yè)用戶，用來(lái)驗(yàn)證身份、數(shù)據(jù)簽名、數(shù)據(jù)加密等操作。CA證書是整個(gè)公鑰基礎(chǔ)設(shè)施（PKI，Public Key Infrastructure）體系的核心，目前國(guó)內(nèi)CA中心由國(guó)家密碼管理局管理，基本上每個(gè)省都有一個(gè)CA中心，用來(lái)簽發(fā)省內(nèi)CA證書和提供相關(guān)應(yīng)用。
數(shù)字證書是一個(gè)經(jīng)證書授權(quán)中心數(shù)字簽名的包含公開(kāi)密鑰擁有者信息以及公開(kāi)密鑰的文件。最簡(jiǎn)單的證書包含一個(gè)公開(kāi)密鑰、名稱以及證書授權(quán)中心的數(shù)字簽名。目前，數(shù)字證書均采用X.509國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)字證書的結(jié)構(gòu)包含如下信息。
版本號(hào)：書所遵循的X.509標(biāo)準(zhǔn)的版本。
序列號(hào)：唯一標(biāo)識(shí)證書且由證書頒發(fā)機(jī)構(gòu)頒發(fā)的編號(hào)。
證書算法標(biāo)識(shí)：證書頒發(fā)機(jī)構(gòu)用來(lái)對(duì)數(shù)字證書進(jìn)行簽名的特定公鑰算法的名稱。
頒發(fā)者名稱：實(shí)際頒發(fā)該證書的證書頒發(fā)機(jī)構(gòu)的標(biāo)識(shí)。
有效期：數(shù)字證書保持有效的時(shí)間段，并包含起始日期和過(guò)期日期。
使用者名稱：數(shù)字證書所有者的姓名。
使用者公鑰信息：與數(shù)字證書所有者關(guān)聯(lián)的公鑰以及與該公鑰關(guān)聯(lián)的特定公鑰算法。
頒發(fā)者唯一標(biāo)識(shí)符：可以用來(lái)唯一標(biāo)識(shí)數(shù)字證書頒發(fā)者的信息。
使用者唯一標(biāo)識(shí)符：可以用來(lái)唯一標(biāo)識(shí)數(shù)字證書所有者的信息。
擴(kuò)充信息：與證書的使用和處理有關(guān)的其他信息。
證書頒發(fā)機(jī)構(gòu)的數(shù)字簽名：使用證書算法標(biāo)識(shí)符字段中指定的算法以及證書頒發(fā)機(jī)構(gòu)的私鑰進(jìn)行的實(shí)際數(shù)字簽名。
數(shù)字證書就是對(duì)公鑰加上認(rèn)證機(jī)構(gòu)的數(shù)字簽名所構(gòu)成的。要驗(yàn)證公鑰的數(shù)字簽名，需要通過(guò)某種途徑獲取認(rèn)證機(jī)構(gòu)自身的合法公鑰。下面以數(shù)字簽名和散列算法的實(shí)際應(yīng)用例，來(lái)說(shuō)明數(shù)字證書的基本用途。
（1）Bob有兩把鑰匙，一把是公鑰，另一把是私鑰。
（2）Bob把公鑰送給他的朋友們Craol、Alice每人一把。
（3）Alice要給Bob寫一封保密的信。她寫完后用Bob的公鑰加密，就可以達(dá)到保密的效果，如圖1所示。
圖1 Alice信件加密
（4）Bob收信后，用私鑰解密，就看到了信件內(nèi)容。這里要強(qiáng)調(diào)的是，只要Bob的私鑰不泄露，這封信就是安全的，即使落在別人手里，也無(wú)法解密，如圖2所示。
圖2 信件解密
（5）Bob給Alice回信，決定采用“簽名”寫完后先用散列函數(shù)，生成信件的摘要（Digest），如圖3所示。
圖3 生成信件摘要
（6）然后，Bob使用私鑰，對(duì)這個(gè)摘要加密，生成“數(shù)字簽名”（Signature），如圖4所示。
圖4 生成數(shù)字簽名
（7）Bob將這個(gè)簽名，附在信件下面，一起發(fā)給Susan，如圖5所示。
圖5 附簽名信件
（8）Alice 收信后，取下數(shù)字簽名，用 Bob 的公鑰解密，得到信件的摘要。由此證明，這封信確實(shí)是Bob發(fā)出的，如圖6所示。
圖6 公鑰解密
（9）Alice再對(duì)信件本身使用散列函數(shù)，將得到的結(jié)果，與上一步得到的摘要進(jìn)行對(duì)比。如果兩者一致，就證明這封信未被修改過(guò)，如圖7所示。
圖7 修改驗(yàn)證
（10）復(fù)雜的情況出現(xiàn)了。Craol想欺騙Alice，他偷偷使用了Susan的電腦，用自己的公鑰換走了Bob的公鑰。此時(shí)，Alice實(shí)際擁有的是Craol的公鑰，但是還以為這是Bob的公鑰。因此，Craol 就可以冒充 Bob，用自己的私鑰做成“數(shù)字簽名”寫信給 Alice，讓 Alice用假的Bob公鑰進(jìn)行解密。
（11）后來(lái)，Alice感覺(jué)不對(duì)勁，發(fā)現(xiàn)自己無(wú)法確定公鑰是否真的屬于Bob。她想到了一個(gè)辦法，要求Bob去找“證書中心”（CA，Certificate Authority），為公鑰做認(rèn)證。證書中心用自己的私鑰，對(duì)Bob的公鑰和一些相關(guān)信息一起加密，生成“數(shù)字證書”（Digital Certificate），如圖8所示。
圖8 生成數(shù)字證書
（12）Bob拿到數(shù)字證書以后，就可以放心了。以后再給Alice寫信，只要在簽名的同時(shí)，再附上數(shù)字證書就可以了，如圖9所示。
圖9 附證書信件
（13）Alice收信后，用CA的公鑰解開(kāi)數(shù)字證書，就可以拿到Bob真實(shí)的公鑰了，然后就能證明“數(shù)字簽名”是否真的是Bob簽的，如圖10所示。
圖10 確認(rèn)簽名
基于數(shù)字證書的安全認(rèn)證如下。
認(rèn)證是安全通信的前提，如果認(rèn)證出問(wèn)題，A不是和A想要聊天的人B在聊天，而是和一個(gè)C（假冒B）在聊天，則接下來(lái)所有的安全措施都是白搭。以目前常用的數(shù)字證書（Digital Certificate）認(rèn)證為例。
CA（Certificate Agent）存放A、B數(shù)字證書，在數(shù)字證書里包含有各自的RSA公鑰與加密算法。
A、B各自保管自己的RSA私鑰與加密算法，RSA公鑰與私鑰類似鎖與鑰匙的關(guān)系，即RSA私鑰加密，可以用RSA公鑰解密，反過(guò)來(lái)亦是如此。
A與B安全通信認(rèn)證過(guò)程如下。
（1）A向CA請(qǐng)求B的數(shù)字證書。
（2）CA把B的數(shù)字證書做輸入?yún)?shù)，生成一個(gè)散列。
（3）CA用自己的私鑰加密散列，生成一個(gè)數(shù)字簽名（Digital Signature）
（4）CA把數(shù)字簽名附在B的數(shù)字證書之后，即B的數(shù)字證書+CA數(shù)字簽名，發(fā)送給A。
（5）A擁有CA的公鑰（預(yù)裝或離線方式獲得），可以解密CA的數(shù)字簽名（CA私鑰加密），得到散列，同時(shí)對(duì)接收到的 B 的數(shù)字證書做散列運(yùn)算，也得到一個(gè)散列，如果兩個(gè)散列相等，則認(rèn)為此證書安全可靠，在傳輸途中沒(méi)有被篡改，稱這個(gè)過(guò)程為數(shù)據(jù)完整性（Data Integrity）保護(hù)。
（6）A請(qǐng)求認(rèn)證B，B用自己的私鑰加密自己的身份信息，發(fā)送給A，由于A已經(jīng)從CA處獲得B的公鑰，所以可以解密B的加密報(bào)文。既然公鑰與私鑰是一對(duì)一的關(guān)系，由于只有B自己知道私鑰，以此邏輯推斷，A通信的對(duì)象為真實(shí)的B。
（7）B認(rèn)證A的過(guò)程類似。
新聞名稱：網(wǎng)絡(luò)安全攻防：密碼技術(shù)之?dāng)?shù)字證書
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