6-6 数字证书与CA

数字证书与CA简介

公钥加密的关键在于——怎么确定这就是Bob的公钥，如何避免他人伪造？

如何获取可信的Bob公钥——获取Bob数字证书，数字证书由权威机构CA签名背书

数据通信中，使用数字证书证明某个人的公钥确实属于该人，用CA的私钥为所有者的公钥进行签名

数字证书类比

类比：身份证就是一个“证书”，其颁发机构就是一个权威机构，权威机构用机构私钥对用户的公钥进行签名，以证明该用户公钥的可靠性，伪造身份证的成本极高

数字证书实例如下：

PKI体系结构

PKI组成部分如下：(记忆PKI有哪些组成部分，要知道RA和CA各自负责什么工作)

用户/终端实体：指将要向认证中心申请数字证书的客户，可以是个人，也可以是集团或团体、某政府机构等。
注册机构RA：负责受理用户申请证书，对申请人的合法性进行认证，并决定是批准或拒绝证书申请。注册机构并不给用户签发证书而只是对用户进行资格审查。较小的机构，可以由CA兼任RA的工作证书颁发工作。
证书颁发机构CA：负责给用户颁发、管理和撤销证书。
证书发布系统：负责证书发放，如可以通过用户自已或是通过目录服务。
CRL库：证书吊销列表，存放过期或者无效证书。

例题

例题1

解析：M消息是通过A的私钥进行签名得到的，验签肯定需要使用A的公钥来验证

例题2

解析：

数字证书：网络通信中标识通信各方身份信息的一串数字，是一种在lnternet上验证通信实体身份的方式，类似身份证。它由一个由权威机构CA（证书授权中心）发行的，人们可以在网上用它来识别对方的身份。数字证书经CA数字签名，包含公开密钥拥有者信息以及公开密钥的文件。
数字签名：数字签名使用的是公钥算法（非对称密钥）可以解决否认、伪造、篡改和冒充的问题（数据的完整性和不可抵赖性）

例题3

解析：

X.509数字证书标准推荐使用的密码算法是RSA
国密SM2数字证书采用的公钥密码算法是ECC椭圆曲线加密算法

例题4

例题5

解析：CA使用自己的私钥为网站的公钥进行签名，可以CA的公钥来验证CA签名，以确保证书有效性，从而保证网站的真伪

例题5

解析：数字证书中包含用户的公钥和CA用私钥为证书的签名

证书链及其表示

（证书链表示是一个考点，频率不高）

如果用户数量很多，通常有多个CA，每个CA为一部分用户发行和签署证书

如果有两个CA，X1和X2，假设用户A从CA机构X1获得了证书，用户B从X2获得证书；如果两个证书发放机构X1和X2彼此间安全交换了公钥，彼此信任，那么他们的证书可以形成证书链，则A和B就可以互相信任。

A通过一个证书链来获取B的公钥，证书链表示为：X1《X2》X2《B》

B也能通过相反的证书链来获取A的公开密钥：X2《X1》 X1《A》

**X1《X2》X2《B》**符号表示：

符号	说明	含义
X2《B》	X2为B颁发的证书	用X2私钥为B的签名证书（笔者注：实际上该式结果为B的公钥）
X1《X2》	X1为X2颁发的证书	用X1私钥为X2的验签公钥(X2)签名（笔者注：实际上该式结果为X2的公钥）

解释：A欲拿到B的公钥——拿到X2私钥为B的签名证书X2《B》——欲验签此证书则需拿到X2的验签公钥(X2)——用X1私钥为X2的验签公钥(X2)签名X1《X2》——A使用自己手上的X1验签公钥验签[X1《X2》]得到X2的验签公钥(X2)——使用X2的验签公钥X2验签[X2《B》]得到B的公钥

浏览器接收到服务器证书后，为了验证证书是不是合法的，首先需要拿到签发该证书的私钥对应的公钥，这个公钥也是以证书的形式存在，俗称CA证书，最顶级的CA证书也称为根证书（自签名证书），这些证书都是由浏览器内置在发行包，或者内置在操作系统的发行包作为信任链的终点。

通过上述解释过程可知：X1和X2彼此间安全交换了公钥，本质上需要彼此为对方CA的公钥进行签名，于是得到的证书链为：X1《X2》X2《B》其中X1《X2》表示X1为X2的公钥进行签名，X2《B》表示X2为B自己的公钥进行签名

例题

例题1

解析：两个用户分别从两个CA中取得各自证书后，接下来，两个CA要相互交换CA的公钥去验证对方身份。

例题2

解析：我们例题讲过的原题，相当于X1和X2是大哥，A和B分别是他们的小弟，要让小弟直接互相信任，则大哥之间要彼此信任。如果用户数量很多，通常由多个CA，每个CA为一部分用户发行和签署证书。如果有两个CA，X1和X2，假设用户A从CA机构X1获得了证书，用户B从X2获得证书，如果两个证书发放机构X1和X2彼此间安全交换了公钥，彼此信任，那么他们的证书可以形成证书链。