PKI系统深入介绍
??????? 公鑰基礎(chǔ)設(shè)施（Public?Key?Infrastructure，簡稱PKI）是眼下網(wǎng)絡(luò)安全建設(shè)的基礎(chǔ)與核心，是電子商務(wù)安全實施的基本保障，因此，對PKI技術(shù)的研究和開發(fā)成為眼下信息安全領(lǐng)域的熱點。本文對PKI技術(shù)進(jìn)行了全面的分析和總結(jié)，當(dāng)中包含PKI組成、證書認(rèn)證機(jī)構(gòu)CA、PKI應(yīng)用、應(yīng)用編程接口和PKI標(biāo)準(zhǔn)等，并對CA的開發(fā)做了簡要分析。本文對PKI，特別是CA的開發(fā)、應(yīng)用和普及具有一定的促進(jìn)作用。
1?前言
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，電子商務(wù)已逐步被人們所接受，并在得到不斷普及。但因為各種原因，國內(nèi)電子商務(wù)的安全性仍不能得到有效的保障。在常規(guī)業(yè)務(wù)中，交易兩方現(xiàn)場交易，可以確認(rèn)購買兩方的身份。利用商場開具的發(fā)票和客戶現(xiàn)場支付商品費用，無須操心發(fā)生糾紛和無憑證可依。但通過網(wǎng)上進(jìn)行電子商務(wù)交易時，因為交易兩方并不現(xiàn)場交易，因此，無法確認(rèn)兩方的合法身份，同一時候交易信息是交易兩方的商業(yè)秘密，在網(wǎng)上傳輸時必須保證安全性，防止信息被竊取；兩方的交易非現(xiàn)場交易，一旦發(fā)生糾紛，必須可以提供仲裁。
因此，在電子商務(wù)中，必須從技術(shù)上保證在交易過程中可以實現(xiàn)身份認(rèn)證、安全傳輸、不可否認(rèn)性、數(shù)據(jù)完整性。在採用數(shù)字證書認(rèn)證體系之前，交易安全一直未能真正得到解決。因為數(shù)字證書認(rèn)證技術(shù)採用了加密傳輸和數(shù)字簽名，可以實現(xiàn)上述要求，因此在國內(nèi)外電子商務(wù)中，都得到了廣泛的應(yīng)用。
PKI採用證書進(jìn)行公鑰管理，通過第三方的可信任機(jī)構(gòu)（認(rèn)證中心，即CA），把用戶的公鑰和用戶的其它標(biāo)識信息捆綁在一起，當(dāng)中包含username和電子郵件地址等信息，以在Internet網(wǎng)上驗證用戶的身份。PKI把公鑰password和對稱password結(jié)合起來，在Internet網(wǎng)上實現(xiàn)密鑰的自己主動管理，保證網(wǎng)上數(shù)據(jù)的安全傳輸。
因此，從大的方面來說，全部提供公鑰加密和數(shù)字簽名服務(wù)的系統(tǒng)，都可歸結(jié)為PKI系統(tǒng)的一部分，PKI的主要目的是通過自己主動管理密鑰和證書，為用戶建立起一個安全的網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行環(huán)境，使用戶能夠在多種應(yīng)用環(huán)境下方便的使用加密和數(shù)字簽名技術(shù)，從而保證網(wǎng)上數(shù)據(jù)的機(jī)密性、完整性、有效性。數(shù)據(jù)的機(jī)密性是指數(shù)據(jù)在傳輸過程中，不能被非授權(quán)者偷看；數(shù)據(jù)的完整性是指數(shù)據(jù)在傳輸過程中不能被非法篡改；數(shù)據(jù)的有效性是指數(shù)據(jù)不能被否認(rèn)。
一個有效的PKI系統(tǒng)必須是安全的和透明的，用戶在獲得加密和數(shù)字簽名服務(wù)時，不須要具體地了解PKI的內(nèi)部運作機(jī)制。在一個典型、完整和有效的PKI系統(tǒng)中，除證書的創(chuàng)建和公布，特別是證書的撤銷，一個可用的PKI產(chǎn)品還必須提供對應(yīng)的密鑰管理服務(wù)，包含密鑰的備份、恢復(fù)和更新等。沒有一個好的密鑰管理系統(tǒng)，將極大影響一個PKI系統(tǒng)的規(guī)模、可伸縮性和在協(xié)同網(wǎng)絡(luò)中的執(zhí)行成本。在一個企業(yè)中，PKI系統(tǒng)必須有能力為一個用戶管理多對密鑰和證書；可以提供安全策略編輯和管理工具，如密鑰周期和密鑰用途等。
PKI發(fā)展的一個重要方面就是標(biāo)準(zhǔn)化問題，它也是建立互操作性的基礎(chǔ)。眼下，PKI標(biāo)準(zhǔn)化主要有兩個方面：一是RSA公司的公鑰加密標(biāo)準(zhǔn)PKCS（Public?Key?Cryptography?Standards）,它定義了很多基本PKI部件，包含數(shù)字簽名和證書請求格式等；二是由Internetproject任務(wù)組IETF（Internet?Engineering?Task?Force）和PKI工作組PKIX（Public?Key?Infrastructure?Working?Group）所定義的一組具有互操作性的公鑰基礎(chǔ)設(shè)施協(xié)議。在今后非常長的一段時間內(nèi)，PKCS和PKIX將會并存，大部分的PKI產(chǎn)品為保持兼容性，也將會對這兩種標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行支持。
PKI的發(fā)展非常快，已經(jīng)從幾年前的理論階段過渡到眼下的產(chǎn)品階段，而且出現(xiàn)了大量成熟技術(shù)、產(chǎn)品和解決方式，正逐步走向成熟。PKI的發(fā)展受應(yīng)用驅(qū)動的影響，比方，早期的Internet商務(wù)和Web安全要求主要依賴于SSL，并要求應(yīng)用首先對證書進(jìn)行處理，所以，在非常多公司的消息和群組產(chǎn)品中都提供了公鑰和證書系統(tǒng)，如Exchange和Notes等。另外，基于標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)設(shè)施和應(yīng)用也相同促進(jìn)了PKI的發(fā)展，它可以保證基于Internet的安全消息傳送的可交互性，如S/MIME等。
眼下，PKI產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家非常多，比較有代表性的主要有VeriSign和Entrust。VeriSign作為RSA的控股公司，借助RSA成熟的安全技術(shù)，提供了PKI產(chǎn)品，為用戶之間的內(nèi)部信息交互提供安全保障。另外，VeriSign也提供對外的CA服務(wù)，包含證書的公布和管理等功能，而且同一些大的生產(chǎn)商，如Microsoft、Netscape和JavaSoft等，保持了伙伴關(guān)系，以在Internet上提供代碼簽名服務(wù)。
Entrust作為北方電訊（Northern?Telecom）的控股公司，從事PKI的研究與產(chǎn)品開發(fā)已經(jīng)有非常多年的歷史了，并一直在業(yè)界保持率先地位，擁有很多成熟的PKI及配套產(chǎn)品，并提供了有效的密鑰管理功能。
另外，一些大的廠商，如Microsoft、Netscape和Novell等，都開始在自己的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)品中添加PKI功能。Netscape已經(jīng)開始把證書server作為了SuiteSpot的一部分，盡管其證書server沒有Entrust產(chǎn)品的功能全面和完好，但提供了主要的證書生成和管理功能。即使沒有密鑰管理功能，但因為Netscape把證書server同SuiteSpotserver和Communicatorclient產(chǎn)品的集成，依靠廣泛的市場基礎(chǔ)，也取得的越來越多的市場份額。由SUN和Netscape聯(lián)盟組成的iplanet公司（Sun|Netscape?Alliance）也在PKI方面做了非常大的努力，憑借其在網(wǎng)絡(luò)和電子商務(wù)方面的優(yōu)勢，發(fā)展了非常多性能優(yōu)越的PKI產(chǎn)品，如LDAP文件夾server和證書管理系統(tǒng)等。
2?PKI組成
PKI作為一組在分布式計算系統(tǒng)中利用公鑰技術(shù)和X.509證書所提供的安全服務(wù)，企業(yè)或組織可利用相關(guān)產(chǎn)品建立安全域，并在當(dāng)中公布密鑰和證書。在安全域內(nèi)，PKI管理加密密鑰和證書的公布，并提供諸如密鑰管理（包含密鑰更新，密鑰恢復(fù)和密鑰托付等）、證書管理（包含證書產(chǎn)生和撤銷等）和策略管理等。PKI產(chǎn)品也同意一個組織通過證書級別或直接交叉認(rèn)證等方式來同其它安全域建立信任關(guān)系。這些服務(wù)和信任關(guān)系不能局限于獨立的網(wǎng)絡(luò)之內(nèi)，而應(yīng)建立在網(wǎng)絡(luò)之間和Internet之上，為電子商務(wù)和網(wǎng)絡(luò)通信提供安全保障，所以具有互操作性的結(jié)構(gòu)化和標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)成為PKI的核心
PKI在實際應(yīng)用上是一套軟硬件系統(tǒng)和安全策略的集合，它提供了一整套安全機(jī)制，使用戶在不知道對方身份或分布地非常廣的情況下，以證書為基礎(chǔ)，通過一系列的信任關(guān)系進(jìn)行通訊和電子商務(wù)交易。
??????????????????????????????????????????????????????? ?圖 1?????? PKI組成
一個典型的PKI系統(tǒng)如圖1所看到的，當(dāng)中包含PKI策略、軟硬件系統(tǒng)、證書機(jī)構(gòu)CA、注冊機(jī)構(gòu)RA、證書公布系統(tǒng)和PKI應(yīng)用等。
1.?PKI安全策略建立和定義了一個組織信息安全方面的指導(dǎo)方針，同一時候也定義了password系統(tǒng)使用的處理方法和原則。它包含一個組織怎樣處理密鑰和有價值的信息，依據(jù)風(fēng)險的級別定義安全控制的級別。普通情況下，在PKI中有兩種類型的策略：一是證書策略，用于管理證書的使用，比方，能夠確認(rèn)某一CA是在Internet上的公有CA，還是某一企業(yè)內(nèi)部的私有CA；另外一個就是CPS（Certificate?Practice?Statement）。一些由商業(yè)證書發(fā)放機(jī)構(gòu)（CCA）或者可信的第三方操作的PKI系統(tǒng)須要CPS。這是一個包含怎樣在實踐中增強(qiáng)和支持安全策略的一些操作過程的具體文檔。它包含CA是怎樣建立和運作的，證書是怎樣發(fā)行、接收和廢除的，密鑰是怎樣產(chǎn)生、注冊的，以及密鑰是怎樣存儲的，用戶是怎樣得到它的等等。?
2.?證書機(jī)構(gòu)CA是PKI的信任基礎(chǔ)，它管理公鑰的整個生命周期，其作用包含：發(fā)放證書、規(guī)定證書的有效期和通過公布證書廢除列表（CRL）確保必要時能夠廢除證書。后面將會在CA進(jìn)行具體介紹。?
3.?注冊機(jī)構(gòu)RA提供用戶和CA之間的一個接口，它獲取并認(rèn)證用戶的身份，向CA提出證書請求。它主要完畢收集用戶信息和確認(rèn)用戶身份的功能。這里指的用戶，是指將要向認(rèn)證中心（即CA）申請數(shù)字證書的客戶，能夠是個人，也能夠是集團(tuán)或團(tuán)體、某政府機(jī)構(gòu)等。注冊管理一般由一個獨立的注冊機(jī)構(gòu)（即RA）來承擔(dān)。它接受用戶的注冊申請，審查用戶的申請資格，并決定是否允許CA給其簽發(fā)數(shù)字證書。注冊機(jī)構(gòu)并不給用戶簽發(fā)證書，而僅僅是對用戶進(jìn)行資格審查。因此，RA能夠設(shè)置在直接面對客戶的業(yè)務(wù)部門，如銀行的營業(yè)部、機(jī)構(gòu)認(rèn)識部門等。當(dāng)然，對于一個規(guī)模較小的PKI應(yīng)用系統(tǒng)來說，可把注冊管理的職能由認(rèn)證中心CA來完畢，而不設(shè)立獨立執(zhí)行的RA。但這并非取消了PKI的注冊功能，而僅僅是將其作為CA的一項功能而已。PKI國際標(biāo)準(zhǔn)推薦由一個獨立的RA來完畢注冊管理的任務(wù)，能夠增強(qiáng)應(yīng)用系統(tǒng)的安全。?
4.?證書公布系統(tǒng)負(fù)責(zé)證書的發(fā)放，如能夠通過用戶自己，或是通過文件夾服務(wù)。文件夾server能夠是一個組織中現(xiàn)存的，也能夠是PKI方案中提供的。?
PKI的應(yīng)用很廣泛，包含在webserver和瀏覽器之間的通訊、電子郵件、電子數(shù)據(jù)交換（EDI）、在Internet上的信用卡交易和虛擬私有網(wǎng)（VPN）等。?
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一個簡單的PKI系統(tǒng)包含證書機(jī)構(gòu)CA、注冊機(jī)構(gòu)RA和對應(yīng)的PKI存儲庫。CA用于簽發(fā)并管理證書；RA可作為CA的一部分，也能夠獨立，其功能包含個人身份審核、CRL管理、密鑰產(chǎn)生和密鑰對備份等；PKI存儲庫包含LDAP文件夾server和普通數(shù)據(jù)庫，用于對用戶申請、證書、密鑰、CRL和日志等信息進(jìn)行存儲和管理，并提供一定的查詢功能。
3?證書認(rèn)證機(jī)構(gòu)CA
3.1?數(shù)字證書基礎(chǔ)
數(shù)字證書是一種數(shù)字標(biāo)識，能夠說是Internet上的安全護(hù)照或身份證明。當(dāng)人們到其它國家旅行時，用戶護(hù)照能夠證實其身份，并被獲準(zhǔn)進(jìn)入這個國家。數(shù)字證書提供的是網(wǎng)絡(luò)上的身份證明。
數(shù)字證書是一個經(jīng)證書授權(quán)中心數(shù)字簽名的包括公開密鑰擁有者信息和公開密鑰的文件。最簡單的證書包括一個公開密鑰、名稱以及證書授權(quán)中心的數(shù)字簽名。普通情況下證書中還包括密鑰的有效時間，發(fā)證機(jī)關(guān)（證書授權(quán)中心）的名稱，該證書的序列號等信息，證書的格式遵循ITUT?X.509國際標(biāo)準(zhǔn)。
3.1.1?證書格式?
在Internet網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)用程序使用的證書都來自不同的廠商或組織，為了實現(xiàn)可交互性，要求證書可以被不同的系統(tǒng)識別，符合一定的格式，并實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。X.509為證書及其CRL格式提供了一個標(biāo)準(zhǔn)。但X.509本身不是Internet標(biāo)準(zhǔn)，而是國際電聯(lián)ITU標(biāo)準(zhǔn)，它定義了一個開放的框架，并在一定的范圍內(nèi)可以進(jìn)行擴(kuò)展。?
為了適應(yīng)PKI技術(shù)的發(fā)展，IETF也必須制定在Internet上使用X.509和CRL的標(biāo)準(zhǔn)。PKIX工作組就提供了一個Internet草案"Part?I:?X.509?Certificate?and?CRL?Profile"（具體內(nèi)容可見：ftp://ftp.ietf.org/internet-drafts/draft-ietf-pkix-ipki-part1-11.txt），用于定義在Internet?PKI中使用X.509和CRL的方法和規(guī)范。該草案把X.509作為標(biāo)準(zhǔn)，并對各標(biāo)準(zhǔn)項和擴(kuò)展做了說明，基本接收了X.509作為Internet中的證書標(biāo)準(zhǔn)，但也定義了被PKI應(yīng)用的X.509?V3和CRL?V2標(biāo)準(zhǔn)格式的設(shè)置，這些設(shè)置包括了PKIX工作組對X.509所做的一些新的擴(kuò)展。
X.509眼下有三個版本號：V1、V2和V3，當(dāng)中V3是在V2的基礎(chǔ)上加上擴(kuò)展項后的版本號，這些擴(kuò)展包含由ISO文檔（X.509-AM）定義的標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展，也包含由其它組織或團(tuán)體定義或注冊的擴(kuò)展項。X.509由ITU-T?X.509（前身為CCITT?X.509）或ISO/IEC?9594-8定義，最早以X.500文件夾建議的一部分發(fā)表于1988年，并作為V1版本號的證書格式。X.500于1993年進(jìn)行了改動，并在V1基礎(chǔ)上添加了兩個額外的域，用于支持文件夾存取控制，從而產(chǎn)生了V2版本號。
為了適應(yīng)新的需求ISO/IEC和ANSI?X9發(fā)展了X.509?V3版本號證書格式，該版本號證書通過添加標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展項對V1和V2證書進(jìn)行了擴(kuò)展。另外，依據(jù)實際須要，各個組織或團(tuán)體也能夠添加自己的私有擴(kuò)展。
X.509?V1和V2證書所包括的主要內(nèi)容例如以下：
·?證書版本號號（Version）：版本號號指明X.509證書的格式版本號，如今的值能夠為0、1、2，也為將來的版本號進(jìn)行了提前定義。?
·?證書序列號（SerialNumber）：序列號指定由CA分配給證書的唯一的數(shù)字型標(biāo)識符。當(dāng)證書被取消時，實際上是將此證書的序列號放入由CA簽發(fā)的CRL中，這也是序列號唯一的原因。?
·?簽名算法標(biāo)識符（Signature）：簽名算法標(biāo)識用來指定由CA簽發(fā)證書時所使用的簽名算法。算法標(biāo)識符用來指定CA簽發(fā)證書時所使用的公開密鑰算法和hash算法，須向國際知名標(biāo)準(zhǔn)組織（如ISO）注冊。?
·?簽發(fā)機(jī)構(gòu)名（Issuer）：此域用來標(biāo)識簽發(fā)證書的CA的X.500?DN名字。包含國家、省市、地區(qū)、組織機(jī)構(gòu)、單位部門和通用名。?
·?有效期（Validity）：指定證書的有效期，包含證書開始生效的日期和時間以及失效的日期和時間。每次使用證書時，須要檢查證書是否在有效期內(nèi)。?
·?證書username（Subject）：指定證書持有者的X.500唯一名字。包括國家、省市、地區(qū)、組織機(jī)構(gòu)、單位部門和通用名，還可包括email地址等個人信息等?
·?證書持有者公開密鑰信息（subjectPublicKeyInfo）：證書持有者公開密鑰信息域包括兩個重要信息：證書持有者的公開密鑰的值；公開密鑰使用的算法標(biāo)識符。此標(biāo)識符包括公開密鑰算法和hash算法。?
·?簽發(fā)者唯一標(biāo)識符（Issuer?Unique?Identifier）：簽發(fā)者唯一標(biāo)識符在第2版增加證書定義中。此域用在當(dāng)同一個X.500名字用于多個認(rèn)證機(jī)構(gòu)時，用一比特字符串來唯一標(biāo)識簽發(fā)者的X.500名字?？蛇x。?
·?證書持有者唯一標(biāo)識符（Subject?Unique?Identifier）：持有證書者唯一標(biāo)識符在第2版的標(biāo)準(zhǔn)中增加X.509證書定義。此域用在當(dāng)同一個X.500名字用于多個證書持有者時，用一比特字符串來唯一標(biāo)識證書持有者的X.500名字?？蛇x。?
·?簽名值（Issuer's?Signature）：證書簽發(fā)機(jī)構(gòu)對證書上述內(nèi)容的簽名值。?
X.509?V3證書是在v2的基礎(chǔ)上一標(biāo)準(zhǔn)形式或普通形式添加了擴(kuò)展項，以使證書可以附帶額外信息。標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展是指由X.509?V3版本號定義的對V2版本號添加的具有廣泛應(yīng)用前景的擴(kuò)展項，不論什么人都可以向一些權(quán)威機(jī)構(gòu)，如ISO，來注冊一些其它擴(kuò)展，假設(shè)這些擴(kuò)展項應(yīng)用廣泛，或許以后會成為標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展項。
3.1.2?CRL格式?
證書廢除列表CRL（Certificate?revocation?lists，又稱證書黑名單）為應(yīng)用程序和其他系統(tǒng)提供了一種檢驗證書有效性的方式。不論什么一個證書廢除以后，證書機(jī)構(gòu)CA會通過公布CRL的方式來通知各個相關(guān)方。眼下，同X.509?V3證書對相應(yīng)的CRL為X.509?v2?CRL，其所包括的內(nèi)容格式例如以下：?
·?CRL的版本號號：0表示X.509?V1?標(biāo)準(zhǔn)；1表示X.509?V2?標(biāo)準(zhǔn)；眼下經(jīng)常使用的是同X.509?V3證書相應(yīng)的CRL?V2版本號。?
·?簽名算法：包括算法標(biāo)識和算法參數(shù)，用于指定證書簽發(fā)機(jī)構(gòu)用來對CRL內(nèi)容進(jìn)行簽名的算法。?
·?證書簽發(fā)機(jī)構(gòu)名：簽發(fā)機(jī)構(gòu)的DN名，由國家、省市、地區(qū)、組織機(jī)構(gòu)、單位部門和通用名等組成。?
·?此次簽發(fā)時間：此次CRL簽發(fā)時間，遵循ITU-T?X.509?V2標(biāo)準(zhǔn)的CA在2049年之前把這個域編碼為UTCTime類型，在2050或2050年之后年之前把這個域編碼為GeneralizedTime類型。?
·?下次簽發(fā)時間：下次CRL簽發(fā)時間，遵循ITU-T?X.509?V2標(biāo)準(zhǔn)的CA在2049年之前把這個域編碼為UTCTime類型，在2050或2050年之后年之前把這個域編碼為GeneralizedTime類型。?
·?用戶公鑰信息，當(dāng)中包含廢除的證書序列號和證書廢除時間。廢除的證書序列號是指要廢除的由同一個CA簽發(fā)的證書的一個唯一標(biāo)識號，同一機(jī)構(gòu)簽發(fā)的證書不會有同樣的序列號。?
·?簽名算法：對CRL內(nèi)容進(jìn)行簽名的簽名算法。?
·?簽名值：證書簽發(fā)機(jī)構(gòu)對CRL內(nèi)容的簽名值。?
另外，CRL中還包括擴(kuò)展域和條目擴(kuò)展域。CRL擴(kuò)展域用于提供與CRL有關(guān)的額外信息部份，同意團(tuán)體和組織定義私有的CRL擴(kuò)展域來傳送他們獨有的信息；CRL條目擴(kuò)展域則提供與CRL條目有關(guān)的額外信息部份，同意團(tuán)體和組織定義私有的CRL條目擴(kuò)展域來傳送他們獨有的信息。
3.1.3?證書的存放?
數(shù)字證書作為一種電子數(shù)據(jù)格式，能夠直接從網(wǎng)上下載，也能夠通過其它方式。?
·?使用IC卡存放用戶證書。即把用戶的數(shù)字證書寫到IC卡中，供用戶隨身攜帶。這樣用戶在全部可以讀IC卡證書的電子商務(wù)終端上都可以享受安全電子商務(wù)服務(wù)。?
·?用戶證書直接存放在磁盤或自己的終端上。戶將從CA申請來的證書下載或拷貝到磁盤或自己的PC機(jī)或智能終端上，當(dāng)用戶使用自己的終端享受電子商務(wù)服務(wù)時，直接從終端讀入就可以。?
·?另外，CRL一般通過網(wǎng)上下載的方式存儲在用戶端。
3.2?CA框架模型
證書機(jī)構(gòu)CA用于創(chuàng)建和公布證書，它通常為一個稱為安全域（security?domain）的有限群體發(fā)放證書。創(chuàng)建證書的時候，CA系統(tǒng)首先獲取用戶的請求信息，當(dāng)中包含用戶公鑰（假設(shè)用戶端是個人使用或者測試用，則公鑰一般由用戶端產(chǎn)生，如電子郵件程序或瀏覽器等或者使用第三方開發(fā)的具有獨立CSP的智能終端如USBkey），CA將依據(jù)用戶的請求信息產(chǎn)生證書，并用自己的私鑰對證書進(jìn)行簽名。其它用戶、應(yīng)用程序或?qū)嶓w將使用CA的公鑰對證書進(jìn)行驗證。假設(shè)一個CA系統(tǒng)是可信的，則驗證證書的用戶能夠確信，他所驗證的證書中的公鑰屬于證書所代表的那個實體。
CA還負(fù)責(zé)維護(hù)和公布證書廢除列表CRL（certificate?revocation?lists，又稱為證書黑名單）。當(dāng)一個證書，特別是當(dāng)中的公鑰由于其它原因無效時（不是由于到期），CRL提供了一種通知用戶和其它應(yīng)用的中心管理方式。CA系統(tǒng)生成CRL以后，要么是放到LDAPserver中供用戶查詢或下載，要么是放置在Webserver的合適位置，以頁面超級連接的方式供用戶直接查詢或下載。
一個典型的CA系統(tǒng)包含安全server、注冊機(jī)構(gòu)RA、CAserver、LDAP文件夾server和數(shù)據(jù)庫server等。如圖2所看到的。
?????????????????????????????????????????????????? 圖2??? 典型CA框架模型
安全server：安全server面向普通用戶，用于提供證書申請、瀏覽、證書撤消列表以及證書下載等安全服務(wù)。安全server與用戶的的通信採取安全信道方式（如SSL的方式，不須要對用戶進(jìn)行身份認(rèn)證）。用戶首先得到安全server的證書（該證書由CA頒發(fā)），然后用戶與server之間的全部通信，包含用戶填寫的申請信息以及瀏覽器生成的公鑰均以安全server的密鑰進(jìn)行加密傳輸，僅僅有安全server利用自己的私鑰解密才干得到明文，這樣能夠防止其它人通過竊聽得到明文。從而保證了證書申請和傳輸過程中的信息安全性。?
CAserver：CAserver使整個證書機(jī)構(gòu)的核心，負(fù)責(zé)證書的簽發(fā)。CA首先產(chǎn)生自身的私鑰和公鑰（密鑰長度至少為1024位），然后生成數(shù)字證書，而且將數(shù)字證書傳輸給安全server。CA還負(fù)責(zé)為操作員、安全server以及注冊機(jī)構(gòu)server生成數(shù)字證書。安全server的數(shù)字證書和私鑰也須要傳輸給安全server。CAserver是整個結(jié)構(gòu)中最為重要的部分，存有CA的私鑰以及發(fā)行證書的腳本文件，出于安全的考慮，應(yīng)將CAserver與其它server隔離，不論什么通信採用人工干預(yù)的方式，確保認(rèn)證中心的安全。?
注冊機(jī)構(gòu)RA：登記中心server面向登記中心操作員，在CA體系結(jié)構(gòu)中起承上啟下的作用，一方面向CA轉(zhuǎn)發(fā)安全server傳輸過來的證書申請請求，還有一方面向LDAPserver和安全server轉(zhuǎn)發(fā)CA頒發(fā)的數(shù)字證書和證書撤消列表。?
LDAPserver：LDAPserver提供文件夾瀏覽服務(wù)，負(fù)責(zé)將注冊機(jī)構(gòu)server傳輸過來的用戶信息以及數(shù)字證書增加到server上。這樣其它用戶通過訪問LDAPserver就行得到其它用戶的數(shù)字證書。?
數(shù)據(jù)庫server：數(shù)據(jù)庫server是認(rèn)證機(jī)構(gòu)中的核心部分，用于認(rèn)證機(jī)構(gòu)中數(shù)據(jù)（如密鑰和用戶信息等）、日志合統(tǒng)計信息的存儲和管理。實際的的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)採用多種措施，如磁盤陣列、雙機(jī)備份和多處理器等方式，以維護(hù)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性、可伸縮性和高性能。?
3.3?證書的申請和撤銷
證書的申請有兩種方式，一是在線申請，另外一個就是離線申請。在線申請就是通過瀏覽器或其它應(yīng)用系統(tǒng)通過在線的方式來申請證書，這樣的方式一般用于申請普通用戶證書或測試證書。離線方式一般通過人工的方式直接到證書機(jī)構(gòu)證書受理點去辦理證書申請手續(xù)，通過審核后獲取證書，這樣的方式一般用于比較重要的場合，如server證書和商家證書等。以下討論的主要是在線申請方式。
當(dāng)證書申請時，用戶使用瀏覽器通過Internet訪問安全server，下載CA的數(shù)字證書（又叫做根證書），然后注冊機(jī)構(gòu)server對用戶進(jìn)行身份審核，認(rèn)可后便批準(zhǔn)用戶的證書申請，然后操作員對證書申請表進(jìn)行數(shù)字簽名，并將申請及其簽名一起提交給CAserver。
CA操作員獲得注冊機(jī)構(gòu)server操作員簽發(fā)的證書申請，發(fā)行證書或者拒絕發(fā)行證書，然后將證書通過硬拷貝的方式傳輸給注冊機(jī)構(gòu)server。注冊機(jī)構(gòu)server得到用戶的證書以后將用戶的一些公開信息和證書放到LDAPserver上提供文件夾瀏覽服務(wù)，而且通過電子郵件的方式通知用戶從安全server上下載證書。用戶依據(jù)郵件的提示到指定的網(wǎng)址下載自己的數(shù)字證書，而其它用戶能夠通過LDAPserver獲得他的公鑰數(shù)字證書。
證書申請的過程例如以下：
1.?用戶申請?
用戶首先下載CA的證書，又叫根證書，然后在證書的申請過程中使用SSL安全方式與server建立連接，用戶填寫個人信息，瀏覽器生成私鑰和公鑰對，將私鑰保存client特定文件里，而且要求用口令保護(hù)私鑰，同一時候?qū)⒐€和個人信息提交給安全server。安全server將用戶的申請信息傳送給注冊機(jī)構(gòu)server。?
2.?注冊機(jī)構(gòu)審核?
用戶與注冊機(jī)構(gòu)人員聯(lián)系，證明自己的真實身份，或者請求代理人與注冊機(jī)構(gòu)聯(lián)系。?注冊機(jī)構(gòu)操作員利用自己的瀏覽器與注冊機(jī)構(gòu)server建立SSL安全通信，該server須要對操作員進(jìn)行嚴(yán)格的身份認(rèn)證，包含操作員的數(shù)字證書、IP地址，為了進(jìn)一步保證安全性，能夠設(shè)置固定的訪問時間。操作員首先查看眼下系統(tǒng)中的申請人員，從列表中找出對應(yīng)的用戶，點擊username，核對用戶信息，而且能夠進(jìn)行適當(dāng)?shù)母膭?#xff0c;假設(shè)操作員允許用戶申請證書請求，必須對證書申請信息進(jìn)行數(shù)字簽名。操作員也有權(quán)利拒絕用戶的申請。操作員與server之間的全部通信都採用加密和簽名，具有安全性、抗否認(rèn)性，保證了系統(tǒng)的安全性和有效性。?
3.?CA發(fā)行證書?
注冊機(jī)構(gòu)RA通過硬拷貝的方式向CA傳輸用戶的證書申請與操作員的數(shù)字簽名，CA操作員查看用戶的具體信息，而且驗證操作員的數(shù)字簽名，假設(shè)簽名驗證通過，則允許用戶的證書請求，頒發(fā)證書。然后CA將證書輸出。假設(shè)CA操作員發(fā)現(xiàn)簽名不對，則拒絕證書申請，?CA頒發(fā)的數(shù)字證書中包括關(guān)于用戶及CA自身的各種信息，如：能唯一標(biāo)識用戶的姓名及其它標(biāo)識信息，如個人的email地址；證書持有者的公鑰。公鑰用于為證書持有者加密敏感信息、簽發(fā)個人證書的認(rèn)證機(jī)構(gòu)的名稱、個人證書的序列號和個人證書的有效期（證書有效起止日期）等?
4.?注冊機(jī)構(gòu)證書轉(zhuǎn)發(fā)?
注冊機(jī)構(gòu)RA操作員從CA處得到新的證書，首先將證書輸出到LDAP文件夾server以提供文件夾瀏覽服務(wù)，最后操作員向用戶發(fā)送一封電子郵件，通知用戶證書已經(jīng)發(fā)行成功，而且把用戶的證書序列號告訴用戶到指定的網(wǎng)址去下載自己的數(shù)字證書。而且告訴用戶怎樣使用安全server上的LDAP配置，讓用戶改動瀏覽器的client配置文件以便訪問LDAPserver，獲得他人的數(shù)字證書。?
5.?用戶證書獲取?
用戶使用證書申請時的瀏覽器到指定的網(wǎng)址，鍵入自己的證書序列號，server要求用戶必須使用申請證書時的瀏覽器，由于瀏覽器須要用該證書對應(yīng)的私鑰去驗證數(shù)字證書。僅僅有保存了對應(yīng)私鑰的瀏覽器才干成功下載用戶的數(shù)字證書。?
這時用戶打開瀏覽器的安全屬性，就能夠發(fā)現(xiàn)自己已經(jīng)擁有了CA頒發(fā)的數(shù)字證書，能夠利用該數(shù)字證書與其它人以及webserver（擁有同樣CA頒發(fā)的證書）使用加密、數(shù)字簽名進(jìn)行安全通信。
認(rèn)證中心還涉及到CRL的管理。用戶向特定的操作員（僅負(fù)責(zé)CRL的管理）發(fā)一份加密簽名的郵件，申明自己希望撤消證書。操作員打開郵件，填寫CRL注冊表，而且進(jìn)行數(shù)字簽名，提交給CA，CA操作員驗證注冊機(jī)構(gòu)操作員的數(shù)字簽名，批準(zhǔn)用戶撤消證書，而且更新CRL，然后CA將不同格式的CRL輸出給注冊機(jī)構(gòu)，發(fā)布到安全server上，這樣其它人能夠通過訪問server得到CRL。
證書撤銷流程過程例如以下：
1.?用戶向注冊機(jī)構(gòu)操作員CRLManager發(fā)送一封簽名加密的郵件，聲明自己自愿撤消證書。?
2.?這冊機(jī)構(gòu)允許證書撤消，操作員鍵入用戶的序列號，對請求進(jìn)行數(shù)字簽名。?
3.?CA查詢證書撤消請求列表，選出當(dāng)中的一個，驗證操作員的數(shù)字簽名，假設(shè)正確的話，則允許用戶的證書撤消申請，同一時候更新CRL列表，然后將CRL以多種格式輸出。?
4.?注冊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)發(fā)證書撤消列表。操作員導(dǎo)入CRL，以多種不同的格式將CRL發(fā)布于眾。?
5.?用戶瀏覽安全server，下載或瀏覽CRL。?
在一個PKI，特別是CA中，信息的存儲是一個很核心的問題，它包含兩個方面：一是CAserver利用數(shù)據(jù)庫來備份當(dāng)前密鑰和歸檔過期密鑰，該數(shù)據(jù)庫需高度安全和機(jī)密，其安全等級同CA本身同樣；另外一個就是文件夾server，用于分發(fā)證書和CRL，一般採用LDAP文件夾server。
3.4?密鑰管理
密鑰管理也是PKI（主要指CA）中的一個核心問題，主要是指密鑰對的安全管理，包含密鑰產(chǎn)生、密鑰備份、密鑰恢復(fù)和密鑰更新等。
1.?密鑰產(chǎn)生?
密鑰對的產(chǎn)生是證書申請過程中重要的一步，當(dāng)中產(chǎn)生的私鑰由用戶保留，公鑰和其它信息則交于CA中心進(jìn)行簽名，從而產(chǎn)生證書。依據(jù)證書類型和應(yīng)用的不同，密鑰對的產(chǎn)生也有不同的形式和方法。對普通證書和測試證書，一般由瀏覽器或固定的終端應(yīng)用來產(chǎn)生，這樣產(chǎn)生的密鑰強(qiáng)度較小，不適合應(yīng)用于比較重要的安全網(wǎng)絡(luò)交易。而對于比較重要的證書，如商家證書和server證書等，密鑰對一般由專用應(yīng)用程序或CA中心直接產(chǎn)生，這樣產(chǎn)生的密鑰強(qiáng)度大，適合于重要的應(yīng)用場合。?
另外，依據(jù)密鑰的應(yīng)用不同，也可能會有不同的產(chǎn)生方式。比方簽名密鑰可能在client或RA中心產(chǎn)生，而加密密鑰則須要在CA中心直接產(chǎn)生。?
2.?密鑰備份和恢復(fù)?
在一個PKI系統(tǒng)中，維護(hù)密鑰對的備份至關(guān)重要，假設(shè)沒有這樣的措施，當(dāng)密鑰丟失后，將意味著加密數(shù)據(jù)的全然丟失，對于一些關(guān)鍵數(shù)據(jù)，這將是災(zāi)難性的。所以，密鑰的備份和恢復(fù)也是PKI密鑰管理中的重要一環(huán)。?
使用PKI的企業(yè)和組織必須恩可以得到確認(rèn)：即使密鑰丟失，受密要加密保護(hù)的重要信息也必須可以恢復(fù)，而且不能讓一個獨立的個人全然控制最重要的主密鑰，否則將引起嚴(yán)重后果。?
企業(yè)級的PKI產(chǎn)品至少應(yīng)該支持用于加密的安全密鑰的存儲、備份和恢復(fù)。密鑰一般用口令進(jìn)行保護(hù)，而口令丟失則是管理員最常見的安全疏漏之中的一個。所以，PKI產(chǎn)品應(yīng)該可以備份密鑰，即使口令丟失，它也可以讓用戶在一定條件下恢復(fù)該密鑰，并設(shè)置新的口令。?
比如，在某些情況下用戶可能有多對密鑰，至少應(yīng)該有兩個密鑰：一個用于加密，一個用于簽名。簽名密要不須要備份，由于用于驗證簽名的公鑰（或公鑰證書）廣泛公布，即使簽名私鑰丟失，不論什么用于對應(yīng)公要的人都能夠?qū)σ押灻奈臋n進(jìn)行驗證。但PKI系統(tǒng)必須備份用于加密的密鑰對，并同意用戶進(jìn)行恢復(fù)，否則，用于解密的私鑰丟失將意味著加密數(shù)據(jù)的全然不可恢復(fù)。?
另外，使用PKI的企業(yè)也應(yīng)該考慮所使用密鑰的生命周期，它包含密鑰和證書的有效時間，以及已撤銷密鑰和證書的維護(hù)時間等。?
3.?密鑰更新?
對每個由CA頒發(fā)的證書都會有有效期，密鑰對生命周期的長短由簽發(fā)證書的CA中心來確定，各CA系統(tǒng)的證書有效期限有所不同，一般大約為2-3年。?
當(dāng)用戶的私鑰被泄漏或證書的有效期快到時，用戶應(yīng)該更新私鑰。這時用戶能夠廢除證書，產(chǎn)生新的密鑰對，申請新的證書。?
3.5?證書的使用
在實際應(yīng)用中，為了驗證信息的數(shù)字簽名，用戶首先必須獲取信息發(fā)送者的公鑰證書，以及一些額外須要的證書（如CA證書等，用于驗證發(fā)送者證書的有效性）。
證書的獲取能夠有多種方式，如發(fā)送者發(fā)送簽名信息時附加發(fā)送自己的證書，或以另外的單獨信息發(fā)送證書，或者能夠通過訪問證書公布的文件夾server來獲得，或者直接從證書相關(guān)的實體處獲得。在一個PKI體系中，能夠採取某種或某幾種上述方式獲得證書。
在電子商務(wù)系統(tǒng)中，證書的持有者能夠是個人用戶、企事業(yè)單位、商家、銀行等。不管是電子商務(wù)中的哪一方，在使用證書驗證數(shù)據(jù)時，都遵循相同的驗證流程。一個完整的驗證過程有下面幾步：
1.?將client發(fā)來的數(shù)據(jù)解密?(如解開數(shù)字信封)。?
2.?將解密后的數(shù)據(jù)分解成原始數(shù)據(jù)，簽名數(shù)據(jù)和客戶證書三部分。?
3.?用CA根證書驗證客戶證書的簽名完整性。?
4.?檢查客戶證書是否有效?(當(dāng)前時間在證書結(jié)構(gòu)中的所定義的有效期內(nèi))。?
5.?檢查客戶證書是否作廢?(OCSP方式或CRL方式)。?
6.?驗證客戶證書結(jié)構(gòu)中的證書用途。?
7.?客戶證書驗證原始數(shù)據(jù)的簽名完整性。?
假設(shè)以上各項均驗證通過，則接受該數(shù)據(jù)。
4?PKI應(yīng)用
---PKI技術(shù)的廣泛應(yīng)用能滿足人們對網(wǎng)絡(luò)交易安全保障的需求。當(dāng)然，作為一種基礎(chǔ)設(shè)施，PKI的應(yīng)用范圍很廣泛，而且在不斷發(fā)展之中，以下給出幾個應(yīng)用實例。
1.?虛擬專用網(wǎng)絡(luò)（VPN）?
VPN是一種架構(gòu)在公用通信基礎(chǔ)設(shè)施上的專用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，利用網(wǎng)絡(luò)層安全協(xié)議（尤其是IPSec）和建立在PKI上的加密與簽名技術(shù)來獲得機(jī)密性保護(hù)?；赑KI技術(shù)的IPSec協(xié)議如今已經(jīng)成為架構(gòu)VPN的基礎(chǔ)，它能夠為路由器之間、防火墻之間或者路由器和防火墻之間提供經(jīng)過加密和認(rèn)證的通信。盡管它的實現(xiàn)會復(fù)雜一些，但其安全性比其它協(xié)議都完好得多。?
2.?安全電子郵件?
----作為Internet上最有效的應(yīng)用，電子郵件憑借其易用、低成本和高效已經(jīng)成為現(xiàn)代商業(yè)中的一種標(biāo)準(zhǔn)信息交換工具。隨著Internet的持續(xù)增長，商業(yè)機(jī)構(gòu)或政府機(jī)構(gòu)都開始用電子郵件交換一些秘密的或是有商業(yè)價值的信息，這就引出了一些安全方面的問題，包含：消息和附件能夠在不為通信兩方所知的情況下被讀取、篡改或截掉；發(fā)信人的身份無法確認(rèn)。電子郵件的安全需求也是機(jī)密、完整、認(rèn)證和不可否認(rèn)，而這些都能夠利用PKI技術(shù)來獲得。眼下發(fā)展非?？斓陌踩娮余]件協(xié)議是S/MIME?(The?Secure?Multipurpose?Internet?Mail?Extension)，這是一個同意發(fā)送加密和有簽名郵件的協(xié)議。該協(xié)議的實現(xiàn)須要依賴于PKI技術(shù)。?
3.?Web安全?
----瀏覽Web頁面是人們最經(jīng)常使用的訪問Internet的方式。假設(shè)要通過Web?進(jìn)行一些商業(yè)交易，該怎樣保證交易的安全呢？為了透明地解決Web的安全問題，在兩個實體進(jìn)行通信之前，先要建立SSL連接，以此實現(xiàn)相應(yīng)用層透明的安全通信。利用PKI技術(shù)，SSL協(xié)議同意在瀏覽器和server之間進(jìn)行加密通信。此外server端和瀏覽器端通信時兩方能夠通過數(shù)字證書確認(rèn)對方的身份。-結(jié)合SSL協(xié)議和數(shù)字證書，PKI技術(shù)能夠保證Web?交易多方面的安全需求，使Web上的交易和面對面的交易一樣安全。?
5?應(yīng)用編程接口API
協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)是系統(tǒng)具有可交互性的前提和基礎(chǔ)，它規(guī)范了PKI系統(tǒng)各部分之間相互通信的格式和步驟。而應(yīng)用編程界面API（Application?programming?interfaces）則定義了怎樣使用這些協(xié)議，并為上層應(yīng)用提供PKI服務(wù)。當(dāng)應(yīng)用須要使用PKI服務(wù)，如獲取某一用戶的公鑰、請求證書廢除信息或請求證書時將會都會用到API。眼下API沒有統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)，大部分都是操作系統(tǒng)或某一公司產(chǎn)品的擴(kuò)展，并在其產(chǎn)品應(yīng)用的框架內(nèi)提供PKI服務(wù)。
眼下，有非常多能夠讓開發(fā)人員選擇的API類型。IETF建議標(biāo)準(zhǔn)為通用安全服務(wù)API：GSS-API（Generic?Security?Service?Application?Program?Interface），它提供了一種接口與網(wǎng)絡(luò)機(jī)制和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相互獨立的實現(xiàn)。
歐洲建立的SESAME（Secure?European?System?for?Applications?in?a?Multi-Vendor?Environment）定義了一些安全界面，并作為該組織發(fā)展的安全技術(shù)的一部分，該接口得到了歐洲很多著名廠商的支持，如Bull?SA、ICL和Seimens等，但沒有在美國得到支持，特別是一些大的廠商，如Microsoft和Netscape等。
Entrust也為其產(chǎn)品提供了一套API，如Entrust證書管理服務(wù)API（CMS?API，Entrust's?Certificate?Management?Services?API），該API同意應(yīng)用使用Entrust的證書管理和分發(fā)服務(wù)。在1996年指定，并與1997年更新的PKIX?Internet草案"Architecture?for?Public?Key?Infrastructure"定義了PKI結(jié)構(gòu)，并建議了很多標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)中就包含API。?
眼下，在API市場處于率先地位的是Microsoft的CryptoAPI和Intel的公用數(shù)據(jù)安全框架CDSA（Common?Data?Security?Architecture），他們憑借自己的產(chǎn)品優(yōu)勢相互競爭。Microsoft利用其廣泛的操作系統(tǒng)市場，而Intel則憑借其PC芯片的優(yōu)勢，并與其他廠商，如IBM、Entrust和Netscape等進(jìn)行聯(lián)合，共同支持CDSA。如今也有非常多廠商的PKI產(chǎn)品同一時候支持這兩種API，如Entrust等。PKIX在非常多情況下支持CDSA，并建議其為"Architecture?for?Public?Key?Infrastructure"草案的標(biāo)準(zhǔn)。
除此之外，Entrust、IBM、Intel、?Netscape和TIS等聯(lián)合向開放組織（Open?Group）提議了一個基于CDSA的加密和證書管理接口，并使用了Entrust的CMS?API、IBM的密鑰恢復(fù)API。但開放組織同一時候也在考慮使用PKCS?#11作為安全API接口。
以下介紹眼下兩個比較經(jīng)常使用的安全API接口：CryptoAPI和CDSA接口。
5.1?CryptoAPI
微軟加密應(yīng)用程序接口CryptoAPI（Microsoft?Cryptographic?Application?Programming?Interface）為Win32應(yīng)用程序提供了認(rèn)證、編碼、加密和簽名等安全處理，它可使用戶在對復(fù)雜的加密機(jī)制和加密算法不了解的情況下，而相應(yīng)用程序添加安全功能。這樣非常符合Windows的設(shè)計風(fēng)格，就像用戶但是使用圖形庫而不須要了解圖形硬件一樣。
眼下CryptoAPI的最新版本號是2.0版，在包括CryptoAPI?1.0的所有功能外，還添加了證書管理功能，為網(wǎng)絡(luò)身份認(rèn)證提供的基本保證。
CryptoAPI通過一系列的庫函數(shù)來相應(yīng)用程序提供PKI安全服務(wù)，其總體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所看到的：
??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 圖3??? CryptoAPI結(jié)構(gòu)圖
CryptoAPI的編程模型同Windows系統(tǒng)的圖形設(shè)備接口?GDI比較類似，當(dāng)中加密服務(wù)提供者CSP（Cryptographic?Service?Providers）等同于圖形設(shè)備驅(qū)動程序?，加密硬件（可選）等同于圖形硬件，其上層的應(yīng)用程序也類似，都不須要同設(shè)備驅(qū)動程序和硬件直接打交道
CryptoAPI共同擁有五部分組成：簡單消息函數(shù)（Simplified?Message?Functions）、低層消息函數(shù)（Low-level?Message?Functions）、基本加密函數(shù)（Base?Cryptographic?Functions）、證書編解碼函數(shù)（Certificate?Encode/Decode?Functions）和證書庫管理函數(shù)（Certificate?Store?Functions）。當(dāng)中前三者可用于對敏感信息進(jìn)行加密或簽名處理，可保證網(wǎng)絡(luò)傳輸信心的私有性；后兩者通過對證書的使用，可保證網(wǎng)絡(luò)信息交流中的認(rèn)證性。
5.2?CDSA
CDSA（Common?Data?Security?Architecture）為安全應(yīng)用服務(wù)提供了一個總體框架和解決方式，提供了諸如證書管理等很多PKI功能。
同CryptoAPI類似，CDSA也是以一個分層的服務(wù)提供者框架為基礎(chǔ)，其的應(yīng)用模式可分為四層，最上層是應(yīng)用程序，應(yīng)用程序的下層是中間件，比如SSL、IPSEC接口、語言接口轉(zhuǎn)換器等，接下來是CSSM層，CSSM層是CDSA的核心層，CSSM的下層是詳細(xì)的服務(wù)提供者，如加密服務(wù)、證書服務(wù)、政策服務(wù)、數(shù)據(jù)存儲服務(wù)等，如圖4所看到的。
?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 圖4????? CDSA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
---?CSSM?是CDSA的核心部分，它表現(xiàn)為一組公開的應(yīng)用編程接口（API），為應(yīng)用程序提供安全功能的調(diào)用，共包括4個主要的安全模塊。
·?加密服務(wù)提供（Cryptographic?Service?Provider，CSP）模塊。?CSP負(fù)責(zé)加/解密、數(shù)字簽名和私鑰保存等工作，是整個CDSA結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。?
·?信任策略（Trust?Policy，TP）模塊。TP負(fù)責(zé)信任策略的詳細(xì)實施，判定特定行為（如開支票或訪問涉密信息）所需的信任級別。因為具有模塊化的結(jié)構(gòu)，TP可以對不同的機(jī)構(gòu)應(yīng)用不同的策略，比方，對商業(yè)銀行和政府機(jī)構(gòu)運用的策略就有所不同。?
·?證書庫（Certificate?Library，CL）模塊。CL提供證書的維護(hù)、撤銷和數(shù)字簽名等功能。?
·?數(shù)據(jù)存儲庫（Data?Storage?Library，DL）模塊。DL進(jìn)行安全相關(guān)數(shù)據(jù)對象的存儲，包含證書、密鑰和信任規(guī)則對象等，而實際的存儲位置可能在大型數(shù)據(jù)庫、原始的文件系統(tǒng)或某種特定的硬件設(shè)備中。?
----?另外，不論什么軟、硬件廠商都能夠建立自己的服務(wù)提供模塊，無縫嵌入到CDSA的開放式框架中。在CDSA?2.0中又添加任選模塊管理，支持更方便地添加模塊。
另外，還能夠?qū)SSM進(jìn)行更高一層的抽象，提供高層的API，使開發(fā)人員更easy使用CDSA提供的PKI安全功能。
6?PKI標(biāo)準(zhǔn)
隨著PKI的發(fā)展和應(yīng)用的不斷普及，PKI的產(chǎn)品也越來越多，為了保持個產(chǎn)品之間的兼容性，標(biāo)準(zhǔn)化成了PKI不可避免的發(fā)展趨勢。
PKI的標(biāo)準(zhǔn)可分為兩個部分：一類用于定義PKI，而還有一類用于PKI的應(yīng)用。
6.1?定義PKI的標(biāo)準(zhǔn)
在PKI技術(shù)框架中，很多方面都經(jīng)過嚴(yán)格的定義，如用戶的注冊流程、數(shù)字證書的格式、CRL的格式、證書的申請格式以及數(shù)字簽名格式等。
國際電信聯(lián)盟ITU?X.509協(xié)議，是PKI技術(shù)體系中應(yīng)用最為廣泛、也是最為基礎(chǔ)的一個國際標(biāo)準(zhǔn)。它的主要目的在于定義一個規(guī)范的數(shù)字證書的格式，以便為基于X.500協(xié)議的文件夾服務(wù)提供一種強(qiáng)認(rèn)證手段。但該標(biāo)準(zhǔn)并不是要定義一個完整的、可互操作的PKI認(rèn)證體系。
PKCS是由美國RSA數(shù)據(jù)安全公司及其合作伙伴制定的一組公鑰password學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)中包含證書申請、證書更新、證書作廢表發(fā)布、擴(kuò)展證書內(nèi)容以及數(shù)字簽名、數(shù)字信封的格式等方面的一系列相關(guān)協(xié)議。到1999年底，PKCS已經(jīng)發(fā)布了下面標(biāo)準(zhǔn)：
·?PKCS#1：定義RSA公開密鑰算法加密和簽名機(jī)制，主要用于組織PKCS#7中所描寫敘述的數(shù)字簽名和數(shù)字信封。?
·?PKCS#3：定義Diffie-Hellman密鑰交換協(xié)議。?
·?PKCS#5：描寫敘述一種利用從口令派生出來的安全密鑰加密字符串的方法。使用MD2或MD5?從口令中派生密鑰，并採用DES-CBC模式加密。主要用于加密從一個計算機(jī)傳送到還有一個計算機(jī)的私人密鑰，不能用于加密消息。?
·?PKCS#6：描寫敘述了公鑰證書的標(biāo)準(zhǔn)語法，主要描寫敘述X.509證書的擴(kuò)展格式。?
·?PKCS#7：定義一種通用的消息語法，包含數(shù)字簽名和加密等用于增強(qiáng)的加密機(jī)制，PKCS#7與PEM兼容，所以不需其它password操作，就能夠?qū)⒓用艿南⑥D(zhuǎn)換成PEM消息。?
·?PKCS#8：描寫敘述私有密鑰信息格式，該信息包含公開密鑰算法的私有密鑰以及可選的屬性集等。?
·?PKCS#9：定義一些用于PKCS#6證書擴(kuò)展、PKCS#7數(shù)字簽名和PKCS#8私鑰加密信息的屬性類型。?
·?PKCS#10：描寫敘述證書請求語法。?
·?PKCS#11：稱為Cyptoki，定義了一套獨立于技術(shù)的程序設(shè)計接口，用于智能卡和PCMCIA卡之類的加密設(shè)備。?
·?PKCS#12：描寫敘述個人信息交換語法標(biāo)準(zhǔn)。描寫敘述了將用戶公鑰、私鑰、證書和其它相關(guān)信息打包的語法。?
·?PKCS#13：橢圓曲線password體制標(biāo)準(zhǔn)。?
·?PKCS#14：偽隨機(jī)數(shù)生成標(biāo)準(zhǔn)。?
·?PKCS#15：password令牌信息格式標(biāo)準(zhǔn)。?
另外，PKCS#2和PKCS#4已經(jīng)合并到PKCS#1之中。PKIX是由IETF組織中的PKI工作小組制定的系列國際標(biāo)準(zhǔn)。此類標(biāo)準(zhǔn)主要定義基于X.509和PKCS的PKI模型框架。PKIX中定義的四個主要模型為用戶、認(rèn)證中心CA、注冊中心RA和證書存取庫。
6.2?PKI應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)
眼下世界上已經(jīng)出現(xiàn)了很多依賴于PKI的安全標(biāo)準(zhǔn)，即PKI的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，如安全的套接層協(xié)議SSL、傳輸層安全協(xié)議TLS、安全的多用途互連網(wǎng)郵件擴(kuò)展協(xié)議S/MIME和IP安全協(xié)議IPSEC等。
·?S/MIME是一個用于發(fā)送安全報文的IETF標(biāo)準(zhǔn)。它採用了PKI數(shù)字簽名技術(shù)并支持消息和附件的加密，無須收發(fā)兩方共享同樣密鑰。S/MIME委員會採用PKI技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來實現(xiàn)S/MIME，并適當(dāng)擴(kuò)展了PKI的功能。眼下該標(biāo)準(zhǔn)包含password報文語法、報文規(guī)范、證書處理以及證書申請語法等方面的內(nèi)容。?
·?SSL/TLS是互連網(wǎng)中訪問WEBserver最重要的安全協(xié)議。當(dāng)然，他們也能夠應(yīng)用于基于客戶機(jī)/server模型的非WEB類型的應(yīng)用系統(tǒng)。SSL/TLS都利用PKI的數(shù)字證書來認(rèn)證客戶和server的身份。?
·?IPSEC是IETF制定的IP層加密協(xié)議，PKI技術(shù)為其提供了加密和認(rèn)證過程的密鑰管理功能。IPSEC主要用于開發(fā)新一代的VPN。?
另外，隨著PKI的進(jìn)一步發(fā)展，新的標(biāo)準(zhǔn)也在不斷的添加和更新。
7?結(jié)論
從眼下的發(fā)展來說，PKI的范圍很廣，而不只局限于通常覺得的CA機(jī)構(gòu)，它還包含完整的安全策略和安全應(yīng)用。因此，PKI的開發(fā)也從傳統(tǒng)的身份認(rèn)證到各種與應(yīng)用相關(guān)的安全場合，如企業(yè)安全電子商務(wù)和政府的安全電子政務(wù)等。
另外，PKI的開發(fā)也從大型的認(rèn)證機(jī)構(gòu)到與企業(yè)或政府應(yīng)用相關(guān)的中小型PKI系統(tǒng)發(fā)展，既保持了兼容性，又和特定的應(yīng)用相關(guān)。在以后的文章中，我們會對PKI的源碼projectOpenCA進(jìn)行具體分析，為PKI的開發(fā)提供借鑒。
參考資料?
·?http://www.pkiforum.org/：PKI論壇，能夠獲取很多其它關(guān)于PKI的信息。?
·?http://www.pki-page.org/：當(dāng)中包括了大量PKI網(wǎng)站的鏈接。?
·?http://www.openca.org：是一個CA開放源碼機(jī)構(gòu)，能夠獲取很多其它的關(guān)于CA開發(fā)的信息。?
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創(chuàng)作挑戰(zhàn)賽新人創(chuàng)作獎勵來咯，堅持創(chuàng)作打卡瓜分現(xiàn)金大獎總結(jié)
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