公钥、密钥和数字证书

转自我理解的数字证书-1-公钥，私钥和数字证书

英文原文地址：

http://www.youdzone.com/signature.html

若下文有任何错误，请告知我，谢谢。@.com

主角介绍：Bob and Alice

提起RSA加密算法，公钥和私钥，多数文章都要使用Bob和Alice这两位人物。他们的创造者名叫Rivest，是RSA之父。他为了在避免在描述中使用A和B，就以这两个字母开头，创建一男一女两个角色，就是我们在任何文章上都能看到的Alice和Bob了。这是一些题外话，下面就来进入我们的数字证书入门学习吧。

什么是数字证书

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Bob有两把钥匙，一把叫公钥（public key），一把叫私钥（private key）。

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Bob的公钥可以公开供其他人使用，他只保留自己的私钥。公钥和私钥用来加解密数据，如果使用任意一把来加密数据，那么只有使用另外一把才能解密数据。

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Susan想给Bob写信，她可以使用Bob的公钥将内容加密以后发送给Bob，Bob收到以后，使用私钥解密以便阅读内容。Bob的的其他同事即使截获了Susan发送给Bob的信件，由于没有Bob的私钥，也无法解密，从而确保数据安全。以上就是使用公钥和私钥加解密的过程演示。

多说一句，如果Bob给Susan回信，如何保证数据安全呢？他可以使用Susan的公钥加密消息后发给Susan，Susan使用自己的私钥解密后阅读。所以保护好自己的私钥是多么重要的事情啊。

现在Bob决定给Pat写一份信，信件的内容不用加密，但是要保证Pat收到信件后，能够确认信件的确是Bob发出的，而不是别人冒充Bob发给Pat的，应该如果做呢？

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Bob将信件通过hash软件计算一下，得到一串消息摘要（有的文章也称之为“hash值”）。这一过程能够保证2点：1、过程不可逆。即不能通过消息摘计算出信件的内容。2、消息摘要不会重复。即如果信件有任何改动，再次hash计算出的消息摘要一定不会和改动前的消息摘要一致。

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然后，Bob使用自己的私钥，将消息摘要加密。加密后的结果，我们称之为“数字签名”。现在，Bob就可以将信件连同数字签名一起发给Pat。

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Pat收到信件以后，会做2件事：1、使用Bob的公钥将数字签名解密，如果顺利解密，说明的确是Bob签发的数字签名，不是别人签发的，因为Bob的私钥没有公开。2、Pat使用hash软件对信件再次进行hash计算，和解密数字签名得到的消息摘要对比，如果一致，说明信件没有篡改，确实是Bob发出的。这就是数字签名的过程。它能够确保签名人发出的消息不被篡改，也能证明的确是签名人发出的消息。

ok，一切看上去是那么的完美，使用公钥私钥，即能加解密消息，又可以数字签名。说了那么多，还没有提到文章的主题—-数字证书（不要和数字签名搞混了）。

先来做一道CISP的试题：

那类人对单位的信息安全威胁最大：a、高层领导 b、信息主管 c、安全管理员 d、心怀不满的员工

三长一短选最短，三短一长选最长，so答案就是d，也是我们下面引入的主角，Doug，our disgruntled employee。

Doug要欺骗Pat，冒充Bob给Pat写信，他应该怎么做的？既然Bob的公钥是公开的，Doug可以冒充Bob，将他自己的公钥发给Pat，让Pat误认为收到的公钥就是Bob的，然后就可以冒充Bob给Pat发消息了（这里我们只谈理论，不谈具体实现方式）。所以问题的核心就是，如何确保公钥不被冒充？

使用数字证书可以确保公钥不被冒充。数字证书是经过权威机构（CA）认证的公钥，通过查看数字证书，可以知道该证书是由那家权威机构签发的，证书使用人的信息，使用人的公钥。它有以下特点：

1、由专门的机构签发的数字证书才安全有效。

2、签发数字证书是收费的。

3、不会被冒充，安全可信。

4、数字证书有使用期限，过了使用期限，证书变为不可用。CA也可以在试用期内，对证书进行作废操作。

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5、CA的公钥已经集成到操作系统中了。如上图。

生成数字证书的流程的如下：

1、持有人将公钥以及身份信息发送给权威机构。

2、权威机构负责对持有人的身份进行验证，确保公钥和持有人的信息准确无误。

3、权威机构使用自己私钥对持有人公钥进行数字签名，生成数字证书。

4、为了确保证书不被篡改，权威机构对数字证书进行hash计算（指纹算法），生成摘要（指纹），使用自己的私钥对摘要进行数字签名，放到数字证书中。

5、对持有人收费。

— Bob有了数字证书后，给Pat写信时额外地附上数字证书，如下：

公钥、密钥和数字证书

Pat收信后，用CA的公钥解密数字证书中的数字签名（CA公钥存在根证书中，根证书是绝对信任的），得到数字签名的原文，再计算数字证书的hash值，对比得到的hash值和得到的数字签名原文，即可验证该数字证书是否可信任，若验证通过了，说明该数字证书上的信息是可信的，进而得到Bob的真实公钥，用Bob的真实公钥来验证Bog的数字签名，若验证通过，则可以确认该信件是Bob发出的了。