3.PKI组件及其应用1
浅谈PKI技术及应用
引言随着电子化的来临，商务流程的自动化已超过企业本身的范畴，电子化的通信方式替代了纸张或人员面对面开会的互动关系，整个商务流程变得更加迅速、高效，并且能够避开时间与地点的限制。
但是，新形态的破坏行为也随之产生。
交易本身以及通信的过程均需受到保护，ＰＫＩ技术提供了验证、加密、不可否认等服务，而具有互通性及多功能的电子签名和凭证技术正是电子商务安全需要的基本要素。
１、ＰＫＩ概述公钥基础设施（ＰＫＩ，Ｐｕｂｌｉｃ ＫｅｙＩｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）是一个用非对称密码算法原理和技术实现并提供安全服务的具有通用性的安全基础设施。
ＰＫＩ是一种遵循标准的利用公钥加密技术为电子商务、电子政务的开展提供一整套安全的基础设施。
用户利用ＰＫＩ平台提供的安全服务进行安全通信。
ＰＫＩ这种遵循标准的密钥管理平台，能够为所有网络应用透明地提供采用加密和数字签名等密码服务所需要的密码和证书管理。
使用基于公开密钥技术平台的用户建立安全通信信任机制的基础是，网上进行的任何需要提供安全服务的通信都是建立在公钥的基础之上的，而与公钥成对的私钥只掌握在他们与之通信的对方。
这个信任的基础是通过公钥证书的使用来实现的。
公钥证书是用户的身份与之所持有的公钥的结合，在结合之前，由一个可信赖的权威机构——认证机构（ＣＡ）来证实用户的身份。
然后由可信任的ＣＡ对该用户身份及对应公钥相结合的证书进行数字签浅谈ＰＫＩ技术及应用吴杰芳 泰山学院数学与系统科学系信息科学教研室 ２７１０２１名，用来证明证书的有效性。
ＰＫＩ技术是公开密钥密码学完整的、标准化的、成熟的工程框架。
它基于并且不断吸收公开密钥密码学丰硕的研究成果，按照软件工程的方法，采用成熟的各种算法和协议，遵循国际标准和ＲＦＣ文档，如ＰＫＣＳ、ＳＳＬ、Ｘ．５０９、ＬＤＡＰ，完整地提供网络和信息系统安全的解决方案。
２、ＰＫＩ的组成一般来说，ＰＫＩ系统必须具有权威认证机构ＣＡ、注册机构ＲＡ、数字证书库、密钥备份及恢复系统、证书撤销系统等基本构成部分。
第3章 PKI组件及其应用1
CMP在处理证书的请求和响应消息方面可代替 CMP在处理证书的请求和响应消息方面可代替 PKCS CMP协议支持许多不同的证书管理功能 CMP协议支持许多不同的证书管理功能
专注、专业、创新、共赢
20
3.1.3.3
基于加密系统消息句法的证书管理消 息
RFC2797，PKIX工作组为了代替CMP而发布了CMC RFC2797，PKIX工作组为了代替CMP而发布了CMC 工作组为了代替CMP而发布了 CMC， CMC，Certificate Management Messages over CMS CMC使用PKCS#10处理证书请求消息 CMC使用PKCS#10处理证书请求消息 使用PKCS#10 CMC使用PKCS#7处理证书的响应消息 CMC使用PKCS#7处理证书的响应消息 使用PKCS#7 CMC引用RFC 2511来支持由CMP定义的更高级的证 来支持由CMP CMC引用RFC 2511来支持由CMP定义的更高级的证 引用 书请求格式 CMC总体目标是在保持简洁性的同时提供高级证 CMC总体目标是在保持简洁性的同时提供高级证 书管理功能，并支持广泛使用的PKCS 书管理功能，并支持广泛使用的PKCS
使用证书提供的服务
Web认证和专有信道 Web认证和专有信道 签名和加密的信息传递 签名的事务和表单签发 网络操作系统、 网络操作系统、主机和大型机认证
专注、专业、创新、共赢
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使用证书提供的服务(续)
远程访问 虚拟专用网 文件加密 软件代码签发
专注、专业、创新、共赢
8
3.1 PKI组件
证书颁发机构（CA） 证书颁发机构（CA） 注册权威机构（RA） 注册权威机构（RA） 证书管理协议（CMP） 证书管理协议（CMP） 证书吊销 证书存储库 时间戳权威机构（TSA） 时间戳权威机构（TSA）
公钥基础设施(PKI)的原理与应用
公钥基础设施（PKI）的原理与应用作者：数计系计科本091班林玉兰指导老师：龙启平摘要：安全是网络活动最重要的保障,随着Internet的发展，网络安全问题越来越受到人们的关注。
网络交易活动面临着诸如黑客窃听、篡改、伪造等行为的威胁，对重要的信息传递和控制也非常困难，交易安全无法得到保障，一旦受到攻击，就很难辨别所收到的信息是否由某个确定实体发出的以及在信息的传递过程中是否被非法篡改过。
而PKI技术是当前解决网络安全的主要方式之一，本文以PKI技术为基础，详细列举了公钥基础设施基本组成，PKI系统组件和PKI所提供的服务，并介绍了PKI技术特点与应用举例。
关键词：PKI，公钥，认证，网络安全。
一：什么叫公钥基础设施（PKI）？公钥基础设施（PKI）是当前解决网络安全的主要方式之一。
PKI技术是一种遵循既定标准的密钥管理平台，它的基础是加密技术，核心是证书服务，支持集中自动的密钥管理和密钥分配，能够为所有的网络应用提供加密和数字签名等密码服务及所需要的密钥和证书管理体系。
简单来说PKI就是利用公开密钥理论和技术建立提供安全服务的、具有通用性的基础设施，是创建、颁发、管理、注销公钥证书所涉及的所有软件、硬件集合体，PKI可以用来建立不同实体间的“信任”关系，她是目前网络安全建设的基础与核心。
在通过计算机网络进行的各种数据处理、事务处理和商务活动中，涉及业务活动的双方能否以某种方式建立相互信任关系并确定彼此的身份是至关重要的。
而PKI就是一个用于建立和管理这种相互信任关系的安全工具。
它既能满足电子商务、电子政务和电子事务等应用的安全需求，又可以有效地解决网络应用中信息的保密性、真实性、完整性、不可否认性和访问控制等安全问题。
二：公钥基础设施（PKI）系统的组成PKI一般包括以下十个功能组件：1、认证中心（CA）认证中心（CA）是PKI的核心组成部分，是证书签发的机构，是PKI应用中权威的、可信任的、公正的第三方机构。
网络安全 第6讲 PKI技术与应用(DHU)
PKI及其应用 网络安全 第6讲 PKI及其应用
PKI及其应用 网络安全 第6讲 PKI及其应用
• 网状模型 – 适合于小组 – 以用户为中心 – 有信任等级 – 允许信任推荐 – 不需要中心机 构 – 信任扩展性差 – 缺乏用户透明 度
PKI及其应用 网络安全 第6讲 PKI及其应用
• 混合模型 – 保证不同信 任之间的互 通 – 增加了复杂 度 – 策略对应困 难 – 可操作性差
• 证书废除原因：用户身份信息变更、CA签名私 钥泄漏、证书对应私钥的泄漏、证书本身遭到损 坏、其他可能原因 • 证书废除过程：用户向业务受理点申请、CA审 核、CA定期签发CRL、在线发布 • CRL：包括所有未过期、已废除数字证书
– 更新证书：证书快到期、更换密钥、……
PKI及其应用 网络安全 第6讲 PKI及其应用
第6讲 PKI及其应用
1 概述
• 什么是PKI • PKI的作用 • PKI的组成和原理 • 相关技术标准
PKI及其应用 网络安全 第6讲 PKI及其应用
什么是PKI
• PKI（Public Key Infrastructure）是
一个用公钥概念与技术来实施和提供安 全服务的具有普适性的安全基础设施
– 管理密钥：
• 密钥的产生（用户、CA）、存储（用户、CA）、 分发（加密传输）等 • 根据用户需要，CA中心可对用户加密私钥进行 备份 • CA中心的签名私钥由上级CA中心备份 • 所有密钥备份采用密钥共享技术，确保单点故障 • 密钥的恢复应该需要一些条件的满足：分段数据、 人数、算法等
PKI及其应用 网络安全 第6讲 PKI及其应用
–普适性：只要遵循必要的原则，就能使用提 供的服务。比如：网络基础设施、电力基础 设施等。 –安全服务：公钥密码的功能、密码的功能等。
015--《企业网安全高级技术》大纲及进程表(网工 两年)(30+30课时)
《企业网安全高级技术》课程进程表总计学习课时为60 课时，其中理论课时为30 课时，实验课时为30 课时，适用专业：网络技术工程师TC专业，各章节课时分配如下：章节号章节名称理论课时分配实验课时分配说明第1章网络安全概述 1 1第2章网络协议分析 2 2第3章加密与认证技术33第4章PKI组件及其应用 3 3第5章VPN技术 3 3第6章防火墙技术 3 3第7章入侵检测技术 2 2第8章主机操作系统的安全 3 3第9章计算机病毒及防治 2 2第10章木马与后门 3 3第11章无线网络安全 2 2第12章企业网安全综合应用 3 3课时小计3030课时总计60《企业网安全高级技术》课程教学大纲适用专业：网络技术工程师专业（两年制系统方向）教材：企业网安全高级技术（XHJC-091-805）出版社：新华教育集团（北京）研究院教学环境：理实一体化教室考核方法：考试-课程实践执笔人:王海军审稿人:叶伟一、课程的性质与任务《企业网安全高级技术》课程属于网络工程应用专业必修课程。
通过本课程的学习，学生可以了解构建计算机网络及信息安全的安全策略，掌握建立有效的安全机制的方法。
在课程中学生可以了解不同类型的黑客活动、黑客的攻击范围及防止和控制黑客侵入的方法，同时掌握加密和身份验证方法及过程，保护Windows 2k和Linux 系统免于受到攻击、提高安全性能，以及防火墙的技术构成、体系结构及与Internet服务的结合，通过安全审核的不同阶段，掌握审计及日志分析的方法和基于主机及网络的入侵检测的方法及软件的使用。
本课程内容主要包括：网络安全的基本理论、加密技术与认证、VPN技术、防火墙技术与应用、操作系统安全等。
本课程遵循把所学理论应用于实际的原则。
应该把所有的安全技术从理论上为学生讲解清楚，其次每一种安全理论在实际的环境中的应用，每种安全技术的优缺点，以及每种安全技术的适用范围、能实现的安全目标，及在实际网络环境中的应用。
PKI详解——精选推荐
PKI详解⼀、什么是PKI？官⽅定义：PKI是Public Key Infrastructure的⾸字母缩写，翻译过来就是公钥基础设施；PKI是⼀种遵循标准的利⽤公钥加密技术为电⼦商务的开展提供⼀套安全基础平台的技术和规范。
PKI技术是⼀种遵循既定标准的密钥管理平台，它的基础是加密技术，核⼼是证书服务，⽀持集中⾃动的密钥管理和密钥分配，能够为所有的⽹络应⽤提供加密和数字签名等密码服务及所需要的密钥和证书管理体系。
通俗理解：PKI就是利⽤公开密钥理论和技术建⽴提供安全服务的、具有通⽤性的基础设施，是创建、颁发、管理、注销公钥证书所涉及的所有软件、硬件集合体，PKI可以⽤来建⽴不同实体间的"信任"关系，它是⽬前⽹络安全建设的基础与核⼼。
PKI的主要任务是在开放环境中为开放性业务提供基于⾮对称密钥密码技术的⼀系列安全服务，包括⾝份证书和密钥管理、机密性、完整性、⾝份认证和数字签名等。
因此，⽤户可利⽤PKI平台提供的服务进⾏电⼦商务和电⼦政务应⽤。
⼆、 PKI技术原理与组成架构2.1 PKI技术要解决哪些问题先了解什么是密钥？什么是证书？密钥在我之前写的"密码学原理"⽂章⾥有提到过。
密钥通俗理解就是你想传送⽂件和数据时，怕被别⼈截获后看到，就在传输前⽤⼀种算法加上密，使别⼈截获了也不容易得到明⽂，然后接受⽅得到密⽂后，解密出来就可以看到你传给他的数据和⽂件了。
密钥的作⽤就是保密，算法是加密的⽅法。
证书的通俗理解：要开车得先考驾照，驾照上⾯记有本⼈的照⽚、姓名、出⽣⽇期等个⼈信息，以及有效期、准驾车辆的类型等信息，并由公安局在上⾯盖章。
我们只要看到驾照，就可以知道公安局认定此⼈具有驾驶车辆的资格。
证书其实和驾照很相似，⾥⾯记有姓名、组织、邮箱地址等个⼈信息，以及属于此⼈的公钥，并由认证机构( Certification Authority. Certifying Authority, CA )施加数字签名。
公钥基础设施(PKI)的作用
公钥基础设施（PKI）的作用公钥基础设施（PKI）是一种加密技术体系，用于确保网络通信的安全性和可信性。
其作用包括建立和管理密钥、数字证书和数字签名等，为信息安全提供了重要的基础支持。
本文将介绍PKI的概念、功能以及在现代社会中的广泛应用。
一、概述PKI是一种安全基础设施，用于确保通信数据的机密性、完整性和认证性。
它包含了加密算法、数字证书、证书颁发机构（CA）和注册机构（RA）等组件，通过这些组件协同工作，实现了保护网络通信的目标。
二、功能1. 机密性保护：PKI通过使用公钥和私钥配对来实现信息的机密性保护。
发送方使用接收方的公钥将信息加密，只有接收方拥有与其对应的私钥，才能解密信息。
2. 完整性保护：PKI使用数字签名技术来保护数据的完整性。
发送方使用私钥对信息进行签名，接收方使用发送方的公钥来验证数字签名，以确保数据在传输过程中没有被篡改。
3. 身份认证：PKI通过数字证书来验证用户的身份。
数字证书中包含用户的公钥和一些身份信息，由可信的证书颁发机构进行签名和发布。
使用者可以通过验证数字证书的合法性，来确认通信双方的身份。
4. 密钥交换：PKI可以实现安全的密钥交换，确保通信双方的密钥不被窃取或篡改。
通过使用公钥加密算法，通信双方可以在不安全的网络中安全地交换密钥。
三、应用1. 电子商务：PKI在电子商务领域的应用非常广泛。
用户可以通过数字证书进行身份验证，并使用数字签名保护交易的机密性和完整性。
此外，PKI还可以提供交易双方之间的安全通信渠道。
2. 电子政务：PKI可用于政府机构与公民之间的安全通信和身份认证。
通过数字证书的应用，政府机构可以确保公民身份的准确性，并保证与公民之间的信息交互的安全性。
3. 敏感数据保护：PKI对于保护敏感数据的安全性至关重要。
银行、金融机构等行业可以使用PKI来保护客户的个人账户信息和交易数据，从而防止黑客攻击和数据泄露。
4. 远程访问和虚拟专用网络（VPN）：PKI可用于远程访问和VPN连接的安全性保障。
PKICA
PKI基本组成
• 证书管理机构（CMA）
–将CA和RA合起来称CMA(certificate management authority)。
• 证书存档(Repository)
–一个电子站点，存放证书和作废证书列表（CRL）， CA在用证书和作废证书。
PKI中的证书
• 证书(certificate)
美、加PKI/CA体系对比
• 两种体系的比较
3、采用的技术方面。美国联邦PKI体系中的成员采用多 种不同的PKI产品和技术，如Verisign,Baltimore和Entrust等 公司的技术；而加拿大政府PKI体系中强调使用Entrust公司 的技术。 4、在组成成员方面。美国联邦PKI体系包括各级政府和 与政府有商业往来的合作伙伴；而加拿大政府PKI体系的成 员都是联邦的各级政府。
• 1 PKI基本概念 2 美国、加拿大PKI/CA体系的对比 • 3 PKI中常用的密码技术 • 4 PKI体系结构与功能操作 • 5 X.509标准 • 6 认证机构CA系统
美、加PKI/CA体系对比
• 美国联邦PKI体系 美国联邦PKI是自下而上建立的一个庞大PKI体系。联邦 政府首先成功地在各联邦机构中分别使用了不同的PKI产品， PKI产品的多样性提高了政府机构的工作效率，但也造成了 各机构彼此之间难以互操作的问题。为了增强彼此间合作， 解决不同信任域之间，联邦政府计划联合各联邦机构中独 立的PKI/CA共同组建美国联邦PKI体系。 美国联邦PKI体系主要由联邦的桥认证机构（FBCA， FederalBridgeCA）、首级认证机构（PCA，PrincipalCA） 和次级认证机构（SCA，SubordinateCA）等组成。
PKI基本组成
• PKI由以下几个基本部分组成： –公钥证书 –证书作废列表（CRL） –策略管理机构（PMA） –认证机构（CA） –注册机构（RA） –证书管理机构（CMA） –证书存档（Repository）
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目标
掌握证书服务的安装 理解证书的发放过程 掌握在Web服务器上配置SSL 使用HTTPS协议访问网站以验证结果
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02-29
阶段练习2-2 阶段练习
步骤
1）安装证书服务 2）生成证书申请 3）提交证书申请 4）颁发证书 5）下载证书 6）在Web服务器上安装证书 7）在Web服务器上启用安全通道（SSL） 8）使用HTTPS协议访问网站
– – – – – 使用者的公钥值 使用者标识信息（如名称和电子邮件地址） 有效期（证书的有效时间） 颁发者标识信息 颁发者的数字签名
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02-9
证书的内容
公钥证书的主要内容 持有者（ 持有者（Subject）标识 ） 序列号 公钥（ ） 公钥（n,e） 有效期 签发者（ 签发者（Issuer）标识 ） CA的数字签名 的数字签名 身份证主要内容 姓名 身份证号码 照片 有效期 签发单位 签发单位盖章、 签发单位盖章、防伪标志
在Web服务器上安装证书 服务器上安装证书
安全套接层端口
查看证书
从CA下载的文件 下载的文件
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WS-NE30-1-02
02-24
启用安全通道（ 启用安全通道（SSL） ）
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数据加密 数字签名
CA类型 类型
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证书的导出和导入
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任务
– –
实验
在Web服务器上设置SSL 阶段练习1
背景
完成标准
– – – – 掌握证书服务的安装 理解证书的发放过程 掌握在Web服务器上配置SSL 使用HTTPS协议访问网站以验证结果
2）RA确认用户
– 在企业内部网中，一般使用手工验证的方式，这样更能保证 用户信息的安全性和真实性
3）证书策略处理
– 如果验证请求成功，那么，系统指定的策略就被运用到这个 请求上，比如名称的约束、密钥长度的约束等
4）RA提交用户申请信息到CA
– RA用自己私钥对用户申请信息签名，保证用户申请信息是RA 提交给CA的
WS-NE30-1-02
02-27
证书的导入
使用控制台导入证书
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02-28
阶段练习2-1 阶段练习
背景
BENET公司有一个Web站点，域名为 启用的身份验证方式是基本身份验证方式 保证用户密码和访问的数据在传输时的安全性（信息不能被协议分 析工具破解出来）
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02-5
数据加密
发送方使用接收方的公钥加密数据 接收方使用自己的私钥解密这些数据.
数据加密能保证所发送数据的机密性
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02-6
数字签名
发送方使用自己的私钥加密 接收方使用发送方的公钥解密
身份验证、数据的完整性 、操作的不可否认性
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什么是证书2-1 什么是证书
PKI系统中的数字证书简称证书 它把公钥和拥有对应私钥的主体的标识信息（如名称、 电子邮件、身份证号等）捆绑在一起 证书的主体可以是用户、计算机、服务等 证书可以用于很多方面
02-14
安装证书服务
2.安装证书服务后，计算机名和域成员身份都不能更改 2.安装证书服务后， 1. 在Windows组件中安装证书服务 安装证书服务后 3.Windows组件中安装证书服务 证书可以通过Web注册 证书可以通过Web注册
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证书的导出和导入
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什么是PKI 什么是
Public Key Infrastructure，公钥基础结构 PKI由公钥加密技术、数字证书、证书颁发机构 （CA），注册机构（RA）等共同组成
– 数字证书用于用户的身份验证 – CA是一个可信任的实体，负责发布、更新和吊销证书 – RA接受用户的请求等功能
6）CA将电子证书传送给批准该用户的RA 7）RA将电子证书传送给用户（或者用户主动取回） 8）用户验证CA颁发的证书
– 确保自己的信息在签名过程中没有被篡改，而且通过CA的公 钥验证这个证书确实由所信任的CA机构颁发
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02-15
创建企业根CA 创建企业根
4.3. 输入CA的识别信息 输入CA的识别信息 证书数据库设置 2. 选择加密程序和对密钥对的设置 5. 停止IIS服务 CA 停止IIS服务 1. 创建企业根 创建企业根CA 6. 完成安装
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02-16
证书颁发机构
在【开始】|【管理工具】中单击【证书颁发机构】 开始】 管理工具】中单击【证书颁发机构】
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02-17
Web注册支持 注册支持
访问证书服务的虚拟目录 证书服务的虚拟目录
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证书的发放过程3-3 证书的发放过程
5）CA为用户生成密钥对，并用CA的签名密钥对用户 的公钥和用户信息ID进行签名，生成电子证书
– 这样，CA就将用户的信息和公钥捆绑在一起了，然后，CA将 用户的数字证书和用户的公用密钥公布到目录中
第6章
PKI与证书服务应用 PKI与证书服务应用
本章目标
理解PKI的相关理论 理解证书的发放过程 掌握证书服务的安装 掌握企业CA（证书颁发机构）的管理 掌握在Web服务器上设置SSL
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02-2
本章结构
公钥基础结构 什么是PKI 什么是 公钥加密技术 什么是证书 PKI与证书服 与证书服 务应用 CA的作用 的作用 CA 证书的发放过程 安装证书服务 生成证书申请 提交证书申请 在Web服务器上 服务器上 设置SSL 设置 颁发证书 在Web服务器上安装证书 服务器上安装证书 启用安全通道 使用HTTPS协议访问网站 协议访问网站 使用
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02-21
提交证书申请
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02-22
颁发证书
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PKI体系能够实现的功能有
– – – – 身份认证 数据完整性 数据机密性 操作的不可否认性
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公钥加密技术
公钥（Public Key）和私钥（Private Key）
– 密钥是成对生成的，这两个密钥互不相同，两个密钥可以互 相加密和解密 – 不能根据一个密钥来推算得出另一个密钥 – 公钥对外公开；私钥只有私钥的持有人才知道 – 私钥应该由密钥的持有人妥善保管
02-19
在 Web 服务器上设置 SSL
生成证书申请 提交证书申请 颁发证书 在Web服务器上安装证书 启用安全通道（SSL） 使用HTTPS协议访问网站
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02-20
生成证书申请
互联网上使用有效的DNS名,如 名 互联网上使用有效的 果在局域网可使用计算机名 申请过程的生成的文本文 此文件将提交给CA 件,此文件将提交给 申请过程的生成的文本文 件名 如果CA CA类型为独立根或者 如果CA类型为独立根或者 独立从属, 独立从属,则必须选择此项
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02-11
证书的发放过程3-1 证书的发放过程
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02-12
证书的发放过程3-2 证书的发放过程
1）证书申请
– 用户根据个人信息填好申请证书的信息并提交证书申请信息
02-25
使用HTTPS协议访问网站 协议访问网站 使用
使用HTTP访问网站的效果 访问网站的效果 使用
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02-26
证书的导出
导入证书时使用
使用控制台导出证书