1、七章：公钥基础结构七章：公钥基础结构PKIPKI的功能的功能PKI的组件的组件数字证书数字证书PKI的发展现状的发展现状windows 2000支持的支持的PKI的特性的特性 PKI(Public Key Infrastructure)是一系列基是一系列基于公钥密码学之上，用来创建，管理，存储，于公钥密码学之上，用来创建，管理，存储，分布和作废分布和作废证书证书的软件，硬件集合。的软件，硬件集合。PKI 的由来的由来在数字话的社会中，实体间建立信任管理在数字话的社会中，实体间建立信任管理的关键是能彼此确定对方的身份。的关键是能彼此确定对方的身份。问题：问题：Alice如何能够确认从网络上获取的
2、如何能够确认从网络上获取的Bob的公钥为真？的公钥为真？公钥加密通信存在的问题公钥加密通信存在的问题中间人攻击中间人攻击 AliceBobMallory Ka Km EKm(K,Bob)EKa(K,Bob)攻击的成功本质上在于攻击的成功本质上在于BobBob收到的收到的AliceAlice的公的公开密钥可能是攻击者假冒的，即无法确定获开密钥可能是攻击者假冒的，即无法确定获取的公开密钥的真实身份，从而无法保证信取的公开密钥的真实身份，从而无法保证信息传输的保密性、不可否认性、数据交换的息传输的保密性、不可否认性、数据交换的完整性。完整性。为了解决这些安全问题，采用公钥基础设施为了解决这些安全问题
3、，采用公钥基础设施PKIPKI。PKIPKI的核心是的核心是CA(Certificate Authority)CA(Certificate Authority)。CACA是受一个或多个用户信任，提供用户身份验证的是受一个或多个用户信任，提供用户身份验证的第三方机构，承担公钥体系中公钥的合法性检验第三方机构，承担公钥体系中公钥的合法性检验的责任。的责任。PKIPKI正成为安全体系结构的核心部分，有了它，许多正成为安全体系结构的核心部分，有了它，许多标准的安全应用成为可能。例如：标准的安全应用成为可能。例如：(1)(1)安全电子邮件。安全电子邮件。(2)(2)安全安全WebWeb访问与服务。访问与
4、服务。(3)(3)虚拟专用网虚拟专用网(VPN)(VPN)。(4)(4)安全路由器。安全路由器。(5)(5)登录用户认证系统。登录用户认证系统。(6)(6)安全传输层协议安全传输层协议SSLSSL、TLSTLS。(7)(7)安全电子交易协议安全电子交易协议SETSET。(8)(8)安全目录访问协议与服务。安全目录访问协议与服务。7.1、PKI(公钥基础结构公钥基础结构)的功能的功能 PKI能为网络用户建立安全通信信任机能为网络用户建立安全通信信任机制。制。按照有无第三方可信机构参与，信任可按照有无第三方可信机构参与，信任可划分为划分为直接信任直接信任第三方的推荐信任第三方的推荐信任信任模式信任
5、模式直接信任：两个实体之间无须第三方介绍直接信任：两个实体之间无须第三方介绍而直接建立起来的信任关系称为直接信任。而直接建立起来的信任关系称为直接信任。AliceBob直接信任信任模式信任模式第三方信任（推荐信任）是指两个实体以第三方信任（推荐信任）是指两个实体以前没有建立起信任关系，但双方与共同的前没有建立起信任关系，但双方与共同的第三方有信任关系，第三方为两者的可信第三方有信任关系，第三方为两者的可信任性进行了担保，由此建立起来的信任关任性进行了担保，由此建立起来的信任关系。系。信任信任第三方AliceBob第三方信任信任模式信任模式在在PKIPKI中，第三方的认证代理就是称谓的中，第三方
6、的认证代理就是称谓的“认证中心认证中心”(CA)(CA)。一个认证中心是一个可信任的实体，通常一个认证中心是一个可信任的实体，通常是国家认定的权威机构。是国家认定的权威机构。CACA的核心职责就是审查认证某实体的身份，的核心职责就是审查认证某实体的身份，证明该实体是不是他所声称的实体，然后证明该实体是不是他所声称的实体，然后由由CACA发放给实体数字证书，作为发放给实体数字证书，作为CACA信任他信任他的一种证明的一种证明通过第三方信任，任何信任第三方的人便通过第三方信任，任何信任第三方的人便可以信任拥有有效证书的实体。可以信任拥有有效证书的实体。信任模式信任模式证书将用户公钥和名字等其他信息
7、绑定起证书将用户公钥和名字等其他信息绑定起来，来，CA使用它的签名私钥对证书信息进行使用它的签名私钥对证书信息进行数字签名。数字签名。CA机构的数字签名使得攻击者不能伪造和机构的数字签名使得攻击者不能伪造和篡改证书，篡改证书，CA不能否认它签名的证书（抗不能否认它签名的证书（抗抵赖性）。抵赖性）。用户公钥和名字CA签名信任模式信任模式如果两个如果两个CACA交换密钥信息，这样每个交换密钥信息，这样每个CACA都都可以有效地验证另一方可以有效地验证另一方CACA密钥的可信任性，密钥的可信任性，我们称这样的过程为交叉认证。交叉认证我们称这样的过程为交叉认证。交叉认证是第三方信任的扩展。是第三方信任
8、的扩展。第三方信任信任信任信任CAAliceBob信任信任CABillAnnePKI的功能的功能PKI的组件的组件数字证书数字证书PKI的发展现状的发展现状windows 2000支持的支持的PKI的特性的特性7.2、PKI的组件的组件PKI的组件：的组件：证书签发机构（证书签发机构（CA）证书注册机构（证书注册机构（RA）证书库证书库档案库档案库用户用户密钥备份及恢复系统密钥备份及恢复系统证书废除处理系统证书废除处理系统应用系统接口应用系统接口功能功能管理密钥管理密钥PKI方便了颁发新密钥、检查或吊销现有密钥，以及管理不同颁方便了颁发新密钥、检查或吊销现有密钥，以及管理不同颁发者发行的密钥的
9、信任程度发者发行的密钥的信任程度发行密钥发行密钥PKI为客户端明确定义了定位和获得公钥、以及查看某公钥是否为客户端明确定义了定位和获得公钥、以及查看某公钥是否有效的途径。如果不能获得公钥和知道它的有效性，用户就不有效的途径。如果不能获得公钥和知道它的有效性，用户就不能利用公钥服务。能利用公钥服务。使用密钥使用密钥PKI为用户提供了便于使用密钥的途径，它不仅将密钥至于用户为用户提供了便于使用密钥的途径，它不仅将密钥至于用户需要的地方，而且还提供了执行公钥加密的便于使用的应用程需要的地方，而且还提供了执行公钥加密的便于使用的应用程序，使之能保障电子邮件、电子商务和网络的安全。序，使之能保障电子邮件
10、、电子商务和网络的安全。组件组件1：证书注册机构（：证书注册机构（RA）RA(Registration Authority)是是CA面对用面对用户的窗口，它负责接收用户的证书申请，户的窗口，它负责接收用户的证书申请，审核用户的身份审核用户的身份RA也负责向用户发放证书也负责向用户发放证书组件组件2：证书颁发机构（：证书颁发机构（CA）CA(Certification Authority)是是PKI的核心，的核心，CA通通过签发证书将一个主体与其公钥进行捆绑公证过签发证书将一个主体与其公钥进行捆绑公证CACA有两个知名的属性：有两个知名的属性：CACA的名字和的名字和CACA的公钥。的公钥。功能
11、功能CACA执行执行4 4个基本的个基本的PKIPKI功能：功能：签发证书签发证书(例如：创建和签名例如：创建和签名)；维持证书状态信息和签发维持证书状态信息和签发CRL CRL；发布它的当前发布它的当前(例如：期限未满例如：期限未满)证书和证书和CRLCRL，因此用户可以获得，因此用户可以获得他们需要实现安全服务的信息；他们需要实现安全服务的信息；维持有关到期证书的状态信息档案维持有关到期证书的状态信息档案CA类型类型企业根企业根CA企业从属企业从属CA独立根独立根CA独立从属独立从属CA组件组件3：证书库：证书库证书库是证书的集中存放地，用户可证书库是证书的集中存放地，用户可以从此处获得其
12、他用户的证书以从此处获得其他用户的证书构造证书库可以采用构造证书库可以采用X.500(目录标目录标准准)，数据库等。，数据库等。组件组件4：档案库：档案库档案库是一个被用来解决将来争执的信息库，为档案库是一个被用来解决将来争执的信息库，为CA承担长期存储文档信息的责任。承担长期存储文档信息的责任。档案的主要任务是储存和保护充足的信息来决定档案的主要任务是储存和保护充足的信息来决定在一份旧的文档中数字签名是可以信任的。在一份旧的文档中数字签名是可以信任的。组件组件5：密钥备份及恢复系统：密钥备份及恢复系统如果用户的解密私钥丢失，则密文无法解密，如果用户的解密私钥丢失，则密文无法解密，造成数据丢失
13、造成数据丢失密钥的备份与恢复应由可信机构来完成密钥的备份与恢复应由可信机构来完成密钥的备份与恢复只能针对解密私钥，签名私钥不密钥的备份与恢复只能针对解密私钥，签名私钥不能备份能备份组件组件6：证书废除处理系统：证书废除处理系统证书在有效期之内由于某些原因可能需要废除证书在有效期之内由于某些原因可能需要废除废除证书一般是将证书列入证书黑名单（废除证书一般是将证书列入证书黑名单（CRL）来）来完成完成CRL一般存放在目录系统中一般存放在目录系统中组件组件7：PKI应用系统接口应用系统接口PKIPKI的价值在于使用户能够方便地使用加密，数字签的价值在于使用户能够方便地使用加密，数字签名等安全服务名等
14、安全服务一个完整的一个完整的PKIPKI必须提供良好的应用接口，使得各种必须提供良好的应用接口，使得各种应用能够以安全，一致，可信的方式与应用能够以安全，一致，可信的方式与PKIPKI交互，确交互，确保所建立起来的网络环境的可信性保所建立起来的网络环境的可信性PKI的功能的功能PKI的组件的组件数字证书数字证书PKI的发展现状的发展现状windows 2000支持的支持的PKI的特性的特性7.3、数字证书、数字证书证书结构证书结构证书存储标准证书存储标准证书的验证证书的验证1 x.509 数字证书数字证书主体对象主体对象由各种公钥安全服务和提供身份验证的应用程序、数据完整性和通过网络由各种公钥
15、安全服务和提供身份验证的应用程序、数据完整性和通过网络的安全通讯所使用。的安全通讯所使用。2 windows中数字证书的存储标准中数字证书的存储标准X.509标准标准 最基本的证书存储标准格式最基本的证书存储标准格式（DER ，Based64）PKCS#7 标准标准 用来传输签名数据的标准格式用来传输签名数据的标准格式PKCS#12标准标准 用来传输证书和私钥的标准格式用来传输证书和私钥的标准格式个人信息交换（个人信息交换（PKCS#12）业界格式，是业界格式，是Windows2000中支持的导出证书及相关私钥的唯中支持的导出证书及相关私钥的唯一格式。一格式。证书用户证书用户EFS（加密文件系
16、统）或（加密文件系统）或EFS故障恢复才可导出私钥故障恢复才可导出私钥加密消息语法标准（加密消息语法标准（PKCS#7）(不常见不常见)允许将证书及证书路径中的所有证书从一台计算机传输到另一允许将证书及证书路径中的所有证书从一台计算机传输到另一台计算机或可移动媒体上。台计算机或可移动媒体上。扩展名为扩展名为.p7bDER编码的二进制编码的二进制X.509可由不在可由不在Windows2000服务器上的证书颁发机构使用，因此它服务器上的证书颁发机构使用，因此它支持互操作性。支持互操作性。扩展名为扩展名为.cerBase64编码的编码的X.509同上。同上。3 证书的验证证书的验证第一步：第一步：
17、验证真实性。证书是否为可信任验证真实性。证书是否为可信任的的CA认证中心签发？认证中心签发？证书真实性的验证是证书真实性的验证是基于基于证书链证书链验证机制的验证机制的证书链证书链第二步：验证有效性。证书是否在证书的第二步：验证有效性。证书是否在证书的有效使用期之内。有效使用期之内。第三步：验证可用性。证书是否已废除？第三步：验证可用性。证书是否已废除？证书有效性的验证是通过比较当证书有效性的验证是通过比较当前时间与证书截止时间来进行的。前时间与证书截止时间来进行的。证书可用性的验证是通过证书证书可用性的验证是通过证书吊销机制来实现的。吊销机制来实现的。CRL数据格式数据格式PKI的功能的功能
18、PKI的组件的组件数字证书数字证书PKI的发展现状的发展现状windows 2000支持的支持的PKI的特性的特性7.4国内国内PKI发展现状发展现状国内现状国内现状-服务提供商服务提供商创原世纪创原世纪国创科技国创科技信安科技信安科技吉大正元吉大正元天威诚信天威诚信国瑞数码国瑞数码PKI的标准的标准ITU-T X.509PKIX文档（文档（RFC）PKCS系列标准系列标准X.509国际标准国际标准 idt ISO/IEC9594-8:1998 ITU-T Rcc.X.509:1997X.509是是PKI的雏形，的雏形，PKI在在X.509标准的基础上发展起标准的基础上发展起来的。来的。已经达
19、到了标准化的最高水平，非常稳定已经达到了标准化的最高水平，非常稳定X.509标准有三个版本，版本标准有三个版本，版本2和版本和版本3是对版本是对版本1的扩的扩展，目前常用的是版本展，目前常用的是版本3PKCS系列标准系列标准PKI的功能的功能PKI的组件的组件数字证书数字证书PKI的发展现状的发展现状windows 2000支持的支持的PKI的特性的特性7.5 Windows 支持的支持的PKI的特性的特性证书证书证书服务（安装在证书服务（安装在 Server版上）版上）创建和管理证书颁发机构的组件。创建和管理证书颁发机构的组件。个别组件是个别组件是CA Web登记页面登记页面智能卡支持智能卡
20、支持公钥策略公钥策略可以使用组策略自动给计算机指派证书、建立证书信任可以使用组策略自动给计算机指派证书、建立证书信任列表和公用的信任证书颁发机构。列表和公用的信任证书颁发机构。使用使用Windows 中的中的PKI创建证书颁发机构（安装证书服务）创建证书颁发机构（安装证书服务）为用户颁发证书为用户颁发证书证书的导出和导入证书的导出和导入证书的吊销证书的吊销安装证书服务安装证书服务“控制面板控制面板”添加添加/删除程序删除程序”“添加添加/删除删除Windows组件组件”证书颁发机构的类型证书颁发机构的类型企业根企业根CA企业下级企业下级CA独立根独立根CA独立下级独立下级CA企业企业CA和独立
21、和独立CA的区别的区别企业根企业根CA和企业下级和企业下级CA需要需要Active Directory独立根独立根CA和独立下级和独立下级CA不需要不需要Active Directory选择高级选项选择高级选项加密服务提供服务加密服务提供服务密钥长度密钥长度散列算法散列算法输入证书颁发机构标识信息输入证书颁发机构标识信息指定数据库和配置存储位置指定数据库和配置存储位置只有在安装了独立的只有在安装了独立的CA但没有但没有Active Directory时，时，该选项才有效。该选项才有效。默认为默认为%SYSTEMROOT%system32certlog安装证书服务安装证书服务使用使用Window
22、s 中的中的PKI创建证书颁发机构（安装证书服务）创建证书颁发机构（安装证书服务）为用户颁发证书为用户颁发证书证书的导出和导入证书的导出和导入证书的吊销证书的吊销为用户颁发证书为用户颁发证书-申请证书（申请证书（1）使用证书申请向导使用证书申请向导只有在只有在Windows域中可用的域中可用的企业证书颁发机构企业证书颁发机构才可以才可以使用。使用。只提供只提供“加密服务提供程序加密服务提供程序”等可选的申请功能。等可选的申请功能。打开打开”证书证书”管理单元管理单元选择证书存储区选择证书存储区”所有任所有任务务”申请新证书申请新证书”在企业级的证书申请机构中，才能申请就获批，因为个人信息的真实
23、在企业级的证书申请机构中，才能申请就获批，因为个人信息的真实性，可直接通过活动目录进行验证性，可直接通过活动目录进行验证而独立的而独立的CA需要管理员认为的审核之后才可以获批。需要管理员认为的审核之后才可以获批。安装证书，就是把证书下载下来，安装在证书个人存储区里安装证书，就是把证书下载下来，安装在证书个人存储区里为用户颁发证书为用户颁发证书-申请证书（申请证书（2）使用使用Windows证书服务证书服务Web页页即可用于企业证书颁发机构，也可用于独立颁发机构即可用于企业证书颁发机构，也可用于独立颁发机构（不依赖于域）（不依赖于域）提供了更多可选的申请功能提供了更多可选的申请功能将密钥标记为可
24、导出、设置密钥长度，选择散列算法以及将申将密钥标记为可导出、设置密钥长度，选择散列算法以及将申请保存到请保存到PKCS#10文件等。文件等。使用使用Web浏览器访问浏览器访问http:/servername/certsrv前提：启动前提：启动IIS服务服务为用户颁发证书为用户颁发证书-处理证书申请处理证书申请处理证书申请处理证书申请当证书请求提交到企业证书颁发机构，它将被立即处理。当证书请求提交到企业证书颁发机构，它将被立即处理。当证书请求提交到独立证书颁发机构时，该证书被挂起，当证书请求提交到独立证书颁发机构时，该证书被挂起，等待管理员的批准。等待管理员的批准。2000中企业证书机构与独立证
25、书机构的区别中企业证书机构与独立证书机构的区别1.企业证书机构需要活动目录的企业证书机构需要活动目录的(域环境域环境)，独立颁发机构不需要，独立颁发机构不需要(工作组环境工作组环境)2.用户申请证书时用户申请证书时：企业用户既可使用证书申请向导，也可用：企业用户既可使用证书申请向导，也可用WEB页。页。3.独立用户只能用独立用户只能用WEB页。页。4.3.处理证书申请时：对企业证书机构是立即处理，对独立证书机构请求将处理证书申请时：对企业证书机构是立即处理，对独立证书机构请求将被挂起，直到管理员批准被挂起，直到管理员批准使用使用Windows 2000中的中的PKI创建证书颁发机构（安装证书服
26、务）创建证书颁发机构（安装证书服务）为用户颁发证书为用户颁发证书证书的导出和导入证书的导出和导入证书的吊销证书的吊销证书和密钥的导出和导入证书和密钥的导出和导入证书的吊销证书的吊销证书为什么需要吊销证书为什么需要吊销证书受领人已离开单位证书受领人已离开单位证书受领人的私钥已泄露证书受领人的私钥已泄露其他一些与安全相关的事件规定它不再需要将证书视为其他一些与安全相关的事件规定它不再需要将证书视为“有效有效”证书吊销列表（证书吊销列表（CRL）当证书被当证书被CA吊销时，它将被添加到该吊销时，它将被添加到该CA的证书吊销列的证书吊销列表中。表中。证书的吊销证书的吊销-安排安排CRL的发布的发布CR
27、L的发布期的发布期发布期是发布期是CA自动发布更新的自动发布更新的CRL的时间间隔。的时间间隔。CRL的有效期的有效期有效期是证书验证者将有效期是证书验证者将CRL视为权威的时间段视为权威的时间段只要证书验证者在其本地缓存中具有有效的只要证书验证者在其本地缓存中具有有效的CRL，它，它就不会尝试从发布它的就不会尝试从发布它的CA检索另一个检索另一个CRL默认情况下，证书服务将发布期延长默认情况下，证书服务将发布期延长10%（最多可加（最多可加12小时）来建立有效期。小时）来建立有效期。CRL的发布和客户端的缓存的发布和客户端的缓存证书的使用方法证书的使用方法Web服务的安全服务的安全用用SSL
28、加密加密IIS的传输的传输E-mail的安全的安全加密文件系统（加密文件系统（EFS）IPSec证书证书智能卡登录智能卡登录数字签名数字签名举例举例 EFS的恢复证书的恢复证书如果在客户端证书申请的界面上看不到如果在客户端证书申请的界面上看不到”EFS故障恢复故障恢复代理代理”证书模版证书模版需要让系统管理员授予用户对证书模板的访问权限来决需要让系统管理员授予用户对证书模板的访问权限来决定。定。1、打开证书颁发管理模块打开证书颁发管理模块/证书模版证书模版/管理管理2 授予用户权限授予用户权限客户端出现正常模版客户端出现正常模版小结小结PKI：作用，组件：作用，组件。数字证书数字证书：结构，：结构，存储格式，证书验存储格式，证书验证证CA的主要功能：证书的颁发，证书的更新，的主要功能：证书的颁发，证书的更新，查询、吊销、归档查询、吊销、归档CA的类型：企业根的类型：企业根CA，企业从属，企业从属CA，独，独立根立根CA和独立从属和独立从属CAWindows 2000中中PKI的支持：企业级的，的支持：企业级的，独立级的。独立级的。
