6.证书
公钥基础设施——Public Key Infrastructure，PKI。
公钥证书——Pubilc-Key Certificate，PKC，也称为证书——certificate。
由认证机构（Certification Authority 、Certifying Authority——CA）施加数字签名。
认证机构就是能够认定【公钥确实属于此人】并能够生成数字签名的个人或组织。
认证机构必须是可信的。
证书生成步骤
Bob生成密钥对
密钥对可以由Bob自己生成，也可以由认证机构代为生成。私钥需要妥善保管。
Bob在认证机构Trent注册自己的公钥
Bob将公钥发送给认证机构Trent，Trent收到Bob的公钥后，会确认所收到的公钥是否是Bob本人所有。
专栏：身份确认和认证业务准则
认证机构确认【本人】身份的方法和认证机构的 认证业务准则 （Certification Practice Statement，CPS）的内容有关。如果认证机构提供的是测试用的服务，可能完全不会进行任何身份确认。如果是政府部门运营的认证机构，可能就需要根据法律规定来进行身份确认。如果是企业面向内部设立的认证机构，可能会给部门负责人打电话进行确认。
认证机构Trent用自己的私钥对Bob的公钥施加数字签名并生成证书
Trent对Bob的公钥加上数字签名。Trent事先已经生成了密钥对。
Alice得到带有认证机构Trent的数字签名的Bob的公钥（证书）
Alice从Trent获取证书。证书中包含了Bob的公钥，并带有Trent对该公钥签署的数字签名。
Alice使用认证机构Trent的公钥验证数字签名，确认Bob的公钥的合法性
Alice使用认证机构Trent的公钥对证书中的数字签名进行验证。如果验证成功，就相当于确认了证书中所包含的公钥的确属于Bob。
至此，Alice就得到了合法的Bob的公钥。
Alice用Bob的公钥加密消息并发送给Bob
Alice用Bob的公钥加密要发送的消息，然后将消息发送给Bob。
Bob用自己的私钥解密密文得到Alice的消息
Bob收到Alice发送的密文，然后用自己的私钥解密，这样就能够看到Alice的消息了。
以上步骤中，1到3步仅在注册新公钥时才会进行，并不是每次通信都需要。步骤4仅在Alice第一次用公钥密码向Bob发送消息时才需要进行，只要Alice将Bob的公钥保存到电脑中，在以后的通信中就可以直接使用了。
实际生成一张证书
证书标准规范
最广泛使用的是有ITU和ISO制定的X.509规范（RFC3280）。
ITU——International Telecommunication Union——国际电信联盟
ISO——International Organization for Standardization——国际标准化组织
X.509证书包含以下构成要素：
| 要素 | 示例 |
|---|---|
| 证书序列号 | S/N: 23F1FD364C08... |
| 证书颁发者 | Issuer：CN=Symantec Class 1 Individual SubScriber CA - G4, ... |
| 公钥所有者 | Subject： ... aka; bobby@example.com |
| SHA-1 指纹 | sha1_fpr: 39:28:FE:1B... |
| MD5 指纹 | md5_fpr: 95:2B:83:B5... |
| 证书ID | certid: 2BE81DBC... |
| 有效期（起始时间） | notBefore: 2015-06-12 00:00:00 |
| 有效期（结束时间） | notAfter: 2015-07-07 23:59:59 |
| 散列算法 | hashAlgo：1.2.840.113549.1.1.5(sha1WithRSAEncryption) |
| 密钥类型 | keyType: 2048 bit RSA |
| 密钥ID | subjKeyId: EAD8D26.... |
| 密钥用途 | keyUsage: digitalSignature keyEncipherment |
公钥基础设施（PKI）
Public-Key Infrastructure——公钥基础设施，是为了能够更有效地运用公钥而制定的一系列规范和规格的总称。
PKI组成要素
用户——使用PKI的人
【注册公钥的用户所进行的操作】
- 生成密钥对（也可以由认证机构生成）
- 在认证机构注册公钥
- 向认证机构申请证书
- 根据需要申请作废已注册的公钥
- 解密接收到的密文
- 对消息进行数字签名
【使用已注册公钥的用户所进行的操作】
- 将消息加密后发送给接收者
- 验证数字签名
认证机构——颁发证书的人
CA——Certification Authority，是对证书进行管理的人。
认证机构具体所进行的操作如下：
- 生成密钥对（也可以由用户生成）
- 在注册公钥时对本人身份进行认证
- 生成并颁发证书
- 作废证书
公钥注册和本人身份认证可以由 注册机构 （Registration Authority，RA）来分担。
仓库——保存证书的数据库
repository，也叫 证书目录 。
用户和认证机构不仅限于人，统称为 实体 （entitiy）。
实体就是进行证书和密钥相关处理的行为主体。
认证机构的工作
生成密钥对
密钥对有两种生成方式，一种是由PKI用户自行生成，一种是由认证机构生成。
如果认证机构生成用户密钥对，需要将私钥发送给用户，具体方法在RFC7292（PKCS#12：Personal Information Exchange Syntax V1.1）中进行了规定。
注册证书
申请证书时使用的规范是RFC2986（PKCS#10：Certification Request Syntax Specification Version 1.7）等定义的。
认证机构根据其认证业务准则（Certification Practice Statement，CPS）对用户的身份进行认证，并生成证书。
在生成证书时，需要使用认证机构的私钥来进行数字签名。
生成的证书格式是由X.509定义的。
作废证书与CRL
当用户的私钥丢失、被盗时，认证机构需要对证书进行 作废 （revoke）。其他情况也会需要作废证书，比如保管证书的人离职、名称变更导致和证书中记载的内容不一致等情况。
要作废证书，认证机构需要制作一张 证书作废清单 （Certificate Revocation List，CRL）。
CRL是认证机构宣布作废的证书一览表，具体来说，是一张已作废的证书序列号的清单，并由认证机构加上数字签名。证书序列号是认证机构在颁发证书时所赋予的编号，在证书中都有记载。
PKI用户需要从认证机构获取最新的CRL，并查询自己要用于验证签名（或用于加密）的公钥证书是否已经作废。此步骤非常重要。
检查证书是否有效，一般是由处理该证书的软件完成的，但有很多软件并没有及时更新CRL。
证书的层级结构
对于认证机构的公钥，可以由其他的认证机构施加数字签名，从而对认证机构的公钥进行验证，即，生成一张 认证机构的公钥证书。
一个认证机构来验证另一个认证机构的公钥，这样的关系可以迭代数层。最顶端的机构一般称为 根CA （Root CA）。
根CA给自己颁发证书，这种对自己的公钥进行数字签名的行为称为 自签名 （self-signature）。
对证书的攻击
在公钥注册之前进行攻击
攻击者替换掉待签名的公钥。
注册相似人名进行攻击
窃取认证机构的私钥进行攻击
需要入侵认证机构的计算机，或收买有权访问认证机构私钥的人。
认证机构必须花费大量的精力来防止自己的私钥被窃取。
如果认证机构的私钥被窃取（泄露），认证机构就需要将私钥泄露一事通过CRL通知用户。
伪装成认证机构进行攻击
如果认证机构本身不可信，即便证书合法，其中的公钥也不能使用。
必须要确认自己得到的证书是哪个认证机构颁发的，这个机构是否可信。
利用CRL发布的时间差发动攻击
- 当公钥失效时尽快通知认证机构
- 认证机构尽快发布CRL
- 用户及时更新CRL
- 在使用公钥之前，再次确认公钥是否失效
OCSP协议可快速确认证书是否已经失效。
RFC2560（X.509 Internet Public Key Infrastructure Online Certificate Status Protocol）
Superfish
2015年联想公司销售的计算机中预装的广告软件Superfish可能会带来安全问题。
Superfish是一款广告软件，为了能够通过监听和收集用户通信中的个人信息，它在系统中安装根证书，并劫持浏览器与服务器之间的通信，将网站的证书替换成自己的证书。典型的通过中间人攻击的方式来监听通信内容。
Superfish内置了用于生成数字签名的私钥，该电脑便成了一个不可信的认证机构，而且生成签名所需的口令只是一个简单的单词。恶意软件可以利用Superfish随意生成伪造的网站证书，使得钓鱼网站在用户的浏览器上看起来像正常网站一样。
小结
- 如果能够取得可信的公钥，则不需要认证机构
- 当持有可信的认证机构公钥，并相信认证机构所进行的身份确认的情况下，则可以信任该认证机构颁发的证书以及通过该途径取得的公钥。
- 靠隐蔽来保证安全是错误的
- 不可能在完全不可信的状态下创造出信任关系