数字签名与数字证书技术简单介绍（三）

  数字证书

前两篇文章，分别介绍了非对称加密算法和数字签名技术：

http://blog.csdn.net/u014419512/article/details/26290821

http://blog.csdn.net/u014419512/article/details/26408029

基于非对称密钥算法，Bob生成了一对公私钥。Bob将公钥公布在公开的密钥库中。而Alice在向Bob发送加密文件或者验证Bob签名的文件时，均要从公钥库取到Bob的公钥。我们已经知道，一般来说公钥就是一段固定长度的字符串，并没有特定的含义。

为了让Alice可以方便的辨别公钥，我们可以考虑对给公钥附加一些信息，比如该公钥使用的算法，该公钥的全部者（主题），该公钥的有效期等一系列属性。这种数据结构我们称作PKCS10数据包

公钥的主题我们採用唯一标示符(或称DN-distinguished name)，以尽量唯一的标示公钥全部者。下面是基于抽象语法表示法所定义的PKCS10数据结构：

CertificationRequestInfo ::= SEQUENCE {  
		version          INTEGER { v1(0) } (v1,...), 
		subject          Name,  
		subjectPKInfo  SubjectPublicKeyInfo{{ PKInfoAlgorithms }},  
		attributes       [0] Attributes{{ CRIAttributes }}  
		}  
	SubjectPublicKeyInfo { ALGORITHM : IOSet} ::= SEQUENCE {  
		algorithm     AlgorithmIdentifier {{IOSet}}, 
		subjectPublicKey  BIT STRING  
		}  

	PKInfoAlgorithms ALGORITHM ::= {   
		...  -- add any locally defined algorithms here -- }  
	
	Attributes { ATTRIBUTE:IOSet } ::= SET OF Attribute{{ IOSet }}   
	
	CRIAttributes  ATTRIBUTE  ::= {  
		... -- add any locally defined attributes here -- }  

	Attribute { ATTRIBUTE:IOSet } ::= SEQUENCE {  
		type    ATTRIBUTE.&id({IOSet}),  
		values  SET SIZE(1..MAX) OF ATTRIBUTE.&Type({IOSet}{@type}) 
	} 

我们已经有了PKCS10数据包，除了公钥信息外，还有公钥的持有者，公钥的版本等信息。然而这种数据结构事实上并没有不论什么权威性。比如有一天一个叫做Richard的人想冒充Bob，也生成一对公私钥，而且使用了同样的公钥主题封装为P10数据结构。Alice事实上并没有办法分辨哪个是真实Bob的公钥。

为了解决问题，就须要一个权威的第三方机构，对P10结构的数据进行认证。就如同对P10文件盖上一个权威的章，防止仿照。这种权威机构，我们称作CA(Certificate Authority)数字证书认证中心。而CA怎样为P10数据盖章呢？很easy，就是我们前文已经提到的数字签名技术：

①　如上图所看到的，CA机构事实上也持有一张私钥。一般来说，CA会对这份私钥进行特别的保护，严禁泄漏和盗用。

②　Bob将自己的公钥附加上一系列信息后，形成了P10数据包（请求包），并发送给CA。

③　CA机构通过其它一些手段，比如查看Bob的身份信息等方式，认可了Bob的身份。于是使用自己的私钥对P10请求进行签名。（也可能会先对数据进行一些简单改动，如改动有效期或主题等）

④　这种签名结果，我们就称作数字证书。

 

数字证书相同遵循一个格式标准，我们称作X509标准，我们一般提到的X509证书就是如此。下面是X509的格式：

[Certificate ::= SEQUENCE {
	tbsCertificate TBSCertificate,
	signatureAlgorithm AlgorithmIdentifier,
	signature BIT STRING
}

TBSCertificate ::= SEQUENCE {
	version [0] EXPLICIT Version DEFAULT v1,
	serialNumber CertificateSerialNumber,
	signature AlgorithmIdentifier,
	issuer Name,
	validity Validity,
	subject Name,
	subjectPublicKeyInfo SubjectPublicKeyInfo,
	issuerUniqueID [1] IMPLICIT UniqueIdentifier OPTIONAL,
	-- If present, version must be v2or v3
	subjectUniqueID [2] IMPLICIT UniqueIdentifier OPTIONAL,
	-- If present, version must be v2or v3
	extensions [3] EXPLICIT Extensions OPTIONAL
	-- If present, version must be v3
	}
Version ::= INTEGER {
	v1(0), v2(1), v3(2)
}

CertificateSerialNumber ::= INTEGER
	Validity ::= SEQUENCE {
	notBefore CertificateValidityDate,
	notAfter CertificateValidityDate
}

CertificateValidityDate ::= CHOICE {
	utcTime UTCTime,
	generalTime GeneralizedTime
}

UniqueIdentifier ::= BIT STRING
	SubjectPublicKeyInfo ::= SEQUENCE {
	algorithm AlgorithmIdentifier,
	subjectPublicKey BIT STRING
}

Extensions ::= SEQUENCE OF Extension
Extension ::= SEQUENCE {
	extnID OBJECT IDENTIFIER,
	critical BOOLEAN DEFAULT FALSE,
	extnValue OCTET STRING
}

基于数字证书，我们能够再来看看Bob怎样给Alice发送一份不可否认、不可篡改的文件：

第一步：Bob除了对文件进行签名操作外，同一时候附加了自己的数字证书。一同发给Alice。

第二步：Alice首先使用CA的公钥，对证书进行验证。假设验证成功，提取证书中的公钥，对Bob发来的文件进行验签。假设验证成功，则证明文件的不可否认和不可篡改。

能够看到，基于数字证书后，Alice不在须要一个公钥库维护Bob（或其它人）的公钥证书，仅仅要持有CA的公钥就可以。数字证书在电子商务，电子认证等方面使用很广泛，就如同计算机世界的身份证，能够证明企业、个人、站点等实体的身份。同一时候基于数字证书，加密算法的技术也能够支持一些安全交互协议（如SSL）。下一篇文章，将为大家介绍SSL协议的原理。