CA验证数字证书的有效性

公钥机制面临的问题-假冒身份发布公钥

采用公钥机制进行加密传输面临的一个问题是公钥的发布。任何一个用户都可以通过网络向所有人发布伪造的公钥,如果某个用户假冒真正用户的名义发布一个公钥，在该假冒者被揭穿以前，他可以解读所有发向真正用户的加密消息，还可以通过签名冒充真正用户的身份。

 

用户A假冒用户B的身份发布一个公钥

 

  

其他用户使用假冒的公钥与用户B通信，信息内容被用户A窃取

 

 

数字证书-验证公钥所属的用户身份

在日常生活中，如果我们要验证一个人的身份，通常的做法是查看他的身份证。我们信任身份证颁发机构即政府机构的公信力，因此只要验证一个人的身份证不是伪造的，我们就相信这个人的身份和身份证上所描述的是一致的。

 

数字证书就是一个人或者组织在网络世界中的身份证，其发证机关是证书管理机构(certificate authority,CA)。CA用自己的私钥对用户的身份信息(主要是用户名和该用户的公钥)进行签名，该签名和用户的身份信息一起就形成了证书。

 

使用用户身份信息生成数字签名

 

 

 

用户身份信息和数字签名一起组成数字证书

 

备注:除用户信息外，数字证书中还包括证书机构名称,证书有效期,证书的序列号,签名使用的哈希算法,公钥使用的加密算法等相关信息,参见rfc标准:RFC 2459 Internet X.509 Public Key Infrastructure

 

用户A把自己的证书发送给用户B。用户B使用CA的公钥对证书的签名进行验证，由于只有CA才能生成该证书，因此只要证书验证正确，即说明证书是由CA发布的，证书中用户A的公钥是值得信赖的。用户B以后就可以使用该公钥验证用户A的签名或者进行和A进行加密通信。

 

使用证书验证用户的身份,获取用户公钥

 

 

 

 

如何验证证书机构的公钥-证书的证书

这里有一个有趣的问题，用户B使用证书机构的公钥来验证用户A的数字证书，但如何又能够知道用户B拿到的证书机构的公钥不是伪造的呢？解决办法是再找一个 证书机构对该证书机构的公钥颁发一个证书，这样形成了一个公钥证书的嵌套循环，该循环的终点就是根证书机构。根证书机构较少，其公钥可以通过安全的方式发 布，如通过USB拷贝、书面文件当面移交。

数字证书认证链

一个数字证书的例子

 

Certificate: 

   Data: 

       <span style="color:#FF0000;">证书标准版本号</span> 

       Version: 1 (0x0) 

       <span style="color:#FF0000;">该证书的唯一编号</span> 

       Serial Number: 7829 (0x1e95) 

       <span style="color:#FF0000;">该证书的签名算法</span> 

       Signature Algorithm: md5WithRSAEncryption  

       <span style="color:#FF0000;">颁布本证书的证书机构</span> 

       Issuer: C=ZA, ST=Western Cape, L=Cape Town, O=Thawte Consulting cc, 

               OU=Certification Services Division, 

               CN=Thawte Server CA/emailAddress=server-certs@thawte.com 

       <span style="color:#FF0000;">证书有效期</span> 

       Validity 

           Not Before: Jul  9 16:04:02 1998 GMT 

           Not After : Jul  9 16:04:02 1999 GMT 

       <span style="color:#FF0000;">证书持有人的姓名、地址等信息</span> 

       Subject: C=US, ST=Maryland, L=Pasadena, O=Brent Baccala, 

                OU=FreeSoft, CN=www.freesoft.org/emailAddress=baccala@freesoft.org 

       <span style="color:#FF0000;">证书持有人的公钥</span> 

       Subject Public Key Info: 

           Public Key Algorithm: rsaEncryption 

           RSA Public Key: (1024 bit) 

               Modulus (1024 bit): 

                   00:b4:31:98:0a:c4:bc:62:c1:88:aa:dc:b0:c8:bb: 

                   33:35:19:d5:0c:64:b9:3d:41:b2:96:fc:f3:31:e1: 

                   66:36:d0:8e:56:12:44:ba:75:eb:e8:1c:9c:5b:66: 

                   70:33:52:14:c9:ec:4f:91:51:70:39:de:53:85:17: 

                   16:94:6e:ee:f4:d5:6f:d5:ca:b3:47:5e:1b:0c:7b: 

                   c5:cc:2b:6b:c1:90:c3:16:31:0d:bf:7a:c7:47:77: 

                   8f:a0:21:c7:4c:d0:16:65:00:c1:0f:d7:b8:80:e3: 

                   d2:75:6b:c1:ea:9e:5c:5c:ea:7d:c1:a1:10:bc:b8: 

                   e8:35:1c:9e:27:52:7e:41:8f 

               Exponent: 65537 (0x10001) 

   <span style="color:#FF0000;">证书机构对该证书的数字签名</span> 

   Signature Algorithm: md5WithRSAEncryption 

       93:5f:8f:5f:c5:af:bf:0a:ab:a5:6d:fb:24:5f:b6:59:5d:9d: 

       92:2e:4a:1b:8b:ac:7d:99:17:5d:cd:19:f6:ad:ef:63:2f:92: 

       ab:2f:4b:cf:0a:13:90:ee:2c:0e:43:03:be:f6:ea:8e:9c:67: 

       d0:a2:40:03:f7:ef:6a:15:09:79:a9:46:ed:b7:16:1b:41:72: 

       0d:19:aa:ad:dd:9a:df:ab:97:50:65:f5:5e:85:a6:ef:19:d1: 

       5a:de:9d:ea:63:cd:cb:cc:6d:5d:01:85:b5:6d:c8:f3:d9:f7: 

       8f:0e:fc:ba:1f:34:e9:96:6e:6c:cf:f2:ef:9b:bf:de:b5:22: 

       68:9f   

 

CA 签发证书的过程，如上图左边部分：

• 首先 CA 会把持有者的公钥、用途、颁发者、有效时间等信息打成一个包，然后对这些信息进行 Hash 计算，得到一个 Hash 值；
• 然后 CA 会使用自己的私钥将该 Hash 值加密，生成 Certificate Signature，也就是 CA 对证书做了签名；
• 最后将 Certificate Signature 添加在文件证书上，形成数字证书；

客户端校验服务端的数字证书的过程，如上图右边部分：

• 首先客户端会使用同样的 Hash 算法获取该证书的 Hash 值 H1；
• 通常浏览器和操作系统中集成了 CA 的公钥信息，浏览器收到证书后可以使用 CA 的公钥解密 Certificate Signature 内容，得到一个 Hash 值 H2 ；
• 最后比较 H1 和 H2，如果值相同，则为可信赖的证书，否则则认为证书不可信。

Thumbprint, Thumbprint algorithm (指纹(hash值)以及指纹算法(hash算法))

这个是用来保证证书的完整性的，也就是说确保证书没有被修改过，这东西的作用和2.7中说到的第3个问题类似。 其原理就是在发布证书时，发布者根据指纹算法(一个hash算法)计算整个证书的hash值(指纹)并和证书放在一起，使用者在打开证书时，自己也根据指纹算法计算一下证书的hash值(指纹)，如果和刚开始的值对得上，就说明证书没有被修改过，因为证书的内容被修改后，根据证书的内容计算的出的hash值(指纹)是会变化的。 注意，这个指纹会使用"SecureTrust CA"这个证书机构的私钥用签名算法(Signature algorithm)加密后和证书放在一起。