PKI-身份认证和访问控制的实现原理
pki和数字证书的基本概念600字
PKI和数字证书是网络安全领域中非常重要的概念，它们在保障通信和数据安全方面起着至关重要的作用。
本文将从基本概念出发，简要介绍PKI和数字证书的相关内容。
一、PKI的基本概念1. PKI即公钥基础设施，它是一种基于公钥加密技术的安全体系，用于管理数字证书的发放、验证和吊销等一系列操作。
PKI的核心是建立信任，为了确保通信双方的身份和数据的机密性，采用了公钥加密技术和数字证书的方式来实现。
2. PKI体系中包括密钥管理、数字证书管理、证书颁发机构（CA）、注册机构（RA）等组成部分，通过这些组成部分的协作，实现了在网络通信中的安全性和可靠性。
二、数字证书的基本概念1. 数字证书是PKI体系中的重要组成部分，它是用于验证公钥持有者身份的一种电子证明。
数字证书包含了公钥持有者的身份信息、公钥以及颁发该证书的证书颁发机构（CA）的数字签名等信息。
2. 数字证书在网络通信中起着至关重要的作用，它能够确保通信双方的身份合法性和数据的完整性，是实现安全通信的重要手段。
3. 数字证书通常采用X.509标准进行制定，包括了证书的结构、内容、扩展字段等规范，以确保数字证书的统一标准和互操作性。
三、PKI和数字证书的工作原理1. PKI通过证书颁发机构（CA）来管理数字证书的发放、验证和吊销等操作，CA是PKI体系中的核心角色，负责签发和管理数字证书。
2. 数字证书的工作原理是利用公钥加密技术和数字签名技术来确保通信双方的身份合法性和数据的完整性。
当通信双方需要进行安全通信时，首先需要获取对方的数字证书，然后使用CA的公钥对数字证书进行验证，确认对方的身份合法性；接着需要使用对方的公钥对数据进行加密和签名，确保数据在传输过程中不被篡改。
3. PKI和数字证书的工作原理可以保证通信的安全性和可靠性，有效防范了中间人攻击、数据篡改等安全威胁。
四、总结PKI和数字证书作为网络安全领域中不可或缺的组成部分，为网络通信提供了重要的安全保障。
pki技术
pki技术PKI（公钥基础设施）技术是一种广泛应用于网络安全领域的加密技术，其基本原理是通过应用密码学的方法，为公钥和私钥的生成、分发、管理和撤销提供一套完整的解决方案。
PKI技术被广泛应用于数字签名、身份认证、数据加密等方面，为网络通信提供了安全和可靠的保障。
PKI技术的原理核心是非对称加密算法，也就是公钥和私钥的加密机制。
在传统的对称加密算法中，发送方和接收方使用相同的密钥进行加密和解密，但是在实际应用中，如何安全地将密钥传输给对方是一个难题。
而非对称加密算法则通过公钥和私钥的机制，可以实现安全的密钥交换，确保密钥只有合法的用户才能访问。
PKI技术的核心组成包括数字证书、证书颁发机构（CA）、注册机构（RA）和证书撤销列表（CRL）等。
数字证书是PKI技术的核心，它是通过CA机构颁发的一种电子证书，用于证明用户身份的真实性和数据完整性。
数字证书包含了用户的公钥、用户身份信息以及CA机构的签名，通过验证数字证书的有效性，可以确认用户的身份和数据的完整性。
CA机构是PKI技术的核心组织，负责管理和颁发数字证书。
CA机构通常由第三方机构担任，通过对用户身份进行验证和签名操作来验证数字证书的有效性。
CA机构的公钥会事先被广泛分发，而用户则可以使用CA机构的公钥来验证数字证书的有效性。
RA机构则是CA机构的助手，负责用户身份审核和证书申请的处理工作。
RA机构根据用户的身份信息和需求，对用户进行身份验证，并将审核通过的申请提交给CA机构进行签名和颁发数字证书。
CRL则是用于证书撤销的机制，当数字证书的私钥泄露、用户信息变更或者证书已过期等情况发生时，用户可以将相关证书加入CRL列表中，以通知其他用户该证书的无效性。
PKI技术的应用非常广泛，其中最为常见的应用是数字签名和身份认证。
数字签名利用非对称加密算法，为电子文档提供身份认证和数据完整性。
发送方通过用自己的私钥对电子文档进行加密生成数字签名，接收方可以使用发送方的公钥来验证数字签名的有效性，确保电子文档的真实性和完整性。
身份认证及访问控制概述
身份认证及访问控制概述
基本概念
• 身份认证是指用户身份的确认技术，它是物联网信息安全的第一道防 线，也是最重要的一道防线。身份认证可以实现物联网终端用户安全 接入到物联网中，合理的使用各种资源。身份认证要求参与安全通信 的双方在进行安全通信前，必须互相鉴别对方的身份。在物联网应用 系统，身份认证技术要能够密切结合物联网信息传送的业务流程，阻 止对重要资源的非法访问。
• 终端身份安全存储。重点研究终端身份信息在终端设备中的安全存储 方式以及终端身份信息的保护。重点关注在重点设备遗失情况下，终 端设备的身份信息、密钥、安全参数等关键信息不能被读取和破解， 从而保证整个网络系统的安全。
3
1 身份认证
基于PKI/WPKI轻量级认证
基于PKI/WPKI轻量级认证技术研究包括：
4
1 身份认证
新型身份认证
• 一般基于以下一个或几个因素：静态口令、用户所拥有的东西（如令 牌、智能卡等）、用户所具有的生物特征（如指纹、虹膜、动态签名 等）。在对身份认证安全性要求较高的情况下，通常会选择以上因素 中的两种从而构成“双因素认证”。
非对称密钥认证
• 非对称加密算法的认证要求认证双方的个人秘密信息（如口令）不用 在网络上传送，减少了认证的风险。这种认证方式通过请求认证者和 认证者之间对一个随机数作数字签名与验证数字签名的方法来实现。
12
2 访问控制分类
基于角色的访问控制
• 基于角色的访问控制模型中，权限和角色相关，角色是实现访问控制 策略的基本语义实体。用户被当作相应角色的成员而获得角色的权限。
基于属性的访问控制
• 基于属性的访问控制主要是针对面相服务的体系结构和开放式网络环 境，在这种环境中，要能够基于访问的上下文建立访问控制策略，处 理主体和客体的异构性和变化性。
网络环境下基于PKI与访问控制的身份代理算法
签名 。两个签名的内容略有不同 ,委托人对 1)至 3)项签名 , 代
理人对 1)至 4)项签名 。由于此处只涉及两个主体的签名 , 因
此 ,未考虑组签名 。
313 生成关联访问控制的代理证书
本文使用 PKI为身份代理提供加密与认证支持 。公钥密码
体系的思想是在 1976年由 D iffie和 Hellman提出 [5 ] 。本文使用
图 1 RRSBB与主体数 N s 以及客体数 N o 的关系 (N r = 6, N ro = 10)
图 1表示了 RRSBB与主体数 N s 以及客体数 N o 的关系 。RRSBB的 值随 N s 和 N o 的增加而减少 , 即基于角色的访问控制管理相对 而言更容易 。当客体数小于 20,主体数小于 50时 , 比例值不足 10% 。当主体数超过 500后 , N o 取不同值的上述三种情况下的 比例值趋向平稳 。可见基于角色的访问控制能显著地减少访问 控制的权限设置次数 ,极大地简化了安全管理 ,当客体数和主体 数较大时 ,效果更为明显 。
x
∈Z
3 q
为私钥 ,公钥为
p,
q, ห้องสมุดไป่ตู้和
y, y由式
( 1)得出 :
y = gxmod p
(1)
Schnorr签名需要使用一个秘密的随机数 k, 对消息 m 的签 名定义为 (γ,δ) ,γ = gk ,δ= xh (m ‖γ) + k mod q, 这里 h ( )为安 全 Hash函数 。签名的消息为 (m , (γ,δ) ) ,验证规则为 :
规则 211 对于任一主体 si,若 si 具有某个角色 roj, 且角色 roj 具有访问某个客体 ok 的权限 rm , 则主体 si 对客体 ok 具有访 问权 rm ;反过来 ,若主体 si 对客体 ok 具有访问权 rm , 则主体 si 必须具有角色 roj,且角色 roj 具有访问客体 ok 的权限 rm 。该规 则的形式化表示如下 :
PKI技术原理
对称加密 symmetric cryptographic非对称加密 asymmetric cryptographic密钥交换协议 key agreement/exchange哈希算法 Hash报文认证码 MAC数字签名 digital signature数字证书 digital ID/certificate证书颁发机构 certificate authority公钥架构public key infrastructurePK 公钥SK 私钥公钥加密技术PKI是建立在公钥加密技术之上的，那么要了解PKI则首先要看一下公钥加密技术。
加密是保护数据的科学方法。
加密算法在数学上结合了输入的文本数据和一个加密密钥，产生加密的数据（密文）。
通过一个好的加密算法，通过密文进行反向加密过程，产生原文就不是那么容易了，需要一个解密密钥来执行相应的转换。
密码技术按照加解密所使用的密钥相同与否，分为对称密码学和非对称密码学，前者加解密所使用的密钥是相同的，而后者加解密所使用的密钥是不相同的，即一个秘密的加密密钥(签字密钥)和一个公开的解密密钥(验证密钥)。
在传统密码体制中，用于加密的密钥和用于解密的密钥完全相同，通过这两个密钥来共享信息。
这种体制所使用的加密算法比较简单，但高效快速，密钥简短，破译困难。
然而密钥的传送和保管是一个问题。
例如，通讯双方要用同一个密钥加密与解密，首先，将密钥分发出去是一个难题，在不安全的网络上分发密钥显然是不合适的；另外，任何一方将密钥泄露，那么双方都要重新启用新的密钥。
1976年，美国的密码学专家Diffie和Hellman为解决上述密钥管理的难题，提出一种密钥交换协议，允许在不安全的媒体上双方交换信息，安全地获取相同的用于对称加密的密钥。
在此新思想的基础上，很快出现了非对称密钥密码体制，即公钥密码体制（PKI）。
自1976年第一个正式的公共密钥加密算法提出后，又有几个算法被相继提出。
如Ralph Merkle猜谜法、Diffie-Hellman 指数密钥交换加密算法、RSA加密算法、Merkle-Hellman背包算法等。
基于PKI的校园网身份认证系统的设计与实现
中任意 一个 可以 很容 易的推 导 出另一 个的 一 单 向陷门数字 函数 ， 函数从一个 方 向求 值是 该 种算法体制 。 这种算法 要求信 息交互的双方 必 容 易的 ， 但其逆 变换 却是极 其 困难 ， 因此 利用
须进行 安全 通信 前 ， 协商一 个密 钥 ， 共享 同一 公开的加 密密钥 只能作正 向变 换 。 以公钥作 若 为加密 密钥 ， 以私钥作 为解密密 钥则可实现 加 密的 信息 只能 由一 个用 户解 读 ； 反之 ， 以用 户 私钥作为加 密密钥而 以公钥作 为解密 密钥 ， 则 可实 现 由一 个用 户加 密的信 息而 多 个用 户解
安全策略 。
对称 密码 加 密是 在加密 和解 密消 息时 需
要使 用相 同密钥 ， 者虽然 不相 同 ， 或 但是 由其
基于 公钥 基础设 施的Ｐ 技术 ， ＫＩ 采用 了先 进的安全 技术对 网上信息 的发送方 、 接收方进 行身份 确认 ， 保证 各方 信息传 递 的安全性 、 以
上 ， 用 开 源 软 件 ￣Ｏｐ ｎ Ｓ 利 ｅ Ｓ Ｌ对 身 份认 证 系统 进 行 具 体 实现 。 关键 词 ： Ｋ 身份 认证 网络 安全 ＰＩ 中图分 类号 ： Ｐ １ Ｔ ３ ９ 文 献标 识 码 ： Ａ
文章编号 ： ６ ４ ０ ８ （ ０ １ ０ （） Ｏ ２ 一 ３ １ ７ － ９ Ｘ ２ １ ） ５ ａ－ Ｏ ６ ｏ
书 链检 验和 ＣＡ之 间的交 叉认证 ， 可以 支持 还
靠 的信道来 分发密 钥。
对称密码 加密的主要 优点是运算 速度快 、 效率高 、 算法 简单、 计算开销小 ， 硬件容易实现 ；
其缺 点 ， 也是最突 出的缺 点之一是密钥 的分发
跨 域认证 。
统一身份认证及访问控制
统一身份认证及访问控制技术方案1.方案概述1.1. 项目背景随着信息化的迅猛发展，政府、企业、机构等不断增加基于Internet/Intranet 的业务系统，如各类网上申报系统，网上审批系统，OA 系统等。
系统的业务性质，一般都要求实现用户管理、身份认证、授权等必不可少的安全措施；而新系统的涌现，在与已有系统的集成或融合上，特别是针对相同的用户群，会带来以下的问题：1)如果每个系统都开发各自的身份认证系统将造成资源的浪费，消耗开发成本，并延缓开发进度；2)多个身份认证系统会增加整个系统的管理工作成本；3)用户需要记忆多个帐户和口令，使用极为不便，同时由于用户口令遗忘而导致的支持费用不断上涨；4)无法实现统一认证和授权，多个身份认证系统使安全策略必须逐个在不同的系统内进行设置，因而造成修改策略的进度可能跟不上策略的变化；5)无法统一分析用户的应用行为；因此，对于有多个业务系统应用需求的政府、企业或机构等，需要配置一套统一的身份认证系统，以实现集中统一的身份认证，并减少整个系统的成本。
单点登录系统的目的就是为这样的应用系统提供集中统一的身份认证，实现“一点登录、多点漫游、即插即用、应用无关"的目标，方便用户使用。
1.2. 系统概述针对上述状况，企业单位希望为用户提供统一的信息资源认证访问入口，建立统一的、基于角色的和个性化的信息访问、集成平台的单点登录平台系统。
该系统具备如下特点：∙单点登录：用户只需登录一次，即可通过单点登录系统（SSO）访问后台的多个应用系统，无需重新登录后台的各个应用系统。
后台应用系统的用户名和口令可以各不相同，并且实现单点登录时，后台应用系统无需任何修改。
∙即插即用：通过简单的配置，无须用户修改任何现有B/S、C/S应用系统，即可使用。
解决了当前其他SSO解决方案实施困难的难题。
∙多样的身份认证机制：同时支持基于PKI/CA数字证书和用户名/口令身份认证方式，可单独使用也可组合使用。
PKI基础理论
PKI（Public Key Infrastructure）含义为“公钥基础设施”，PKI技术是利用公钥理论和技术建立的提供信息安全服务的基础设施，PKI的基础技术包括加密、数字签名、数据完整性机制、数字信封、双重数字签名等。
PKI基础设施采用证书管理公钥，通过第三方的可信任机构--认证中心，把用户的公钥和用户的其他标识信息捆绑在一起，在Internet网上验证用户的身份。
PKI基础设施把公钥密码和对称密码结合起来，在Internet网上实现密钥的自动管理，保证网上数据的安全传输。
从广义上讲，所有提供公钥加密和数字签名服务的系统，都可归结为PKI系统的一部分，PKI的主要目的是通过自动管理密钥和证书，为用户建立起一个安全的网络运行环境，使用户可以在多种应用环境下方便的使用加密和数字签名技术，从而保证网上数据的机密性、完整性、有效性。
一、PKI原理PKI公共密钥体系是利用公共密钥算法的特点，建立一套证书发放、管理和使用的体系，来支持和完成网络系统中的身份认证、信息加密、保证数据完整性和抗抵赖性。
PKI 体系可以有多种不同的体系结构、实现方法和通信协议。
公共（非对称）密钥算法使用加密算法和一对密钥：一个公共密钥（公钥，public key）和一个私有密钥（私钥，private key）。
其基本原理是：由一个密钥进行加密的信息内容，只能由与之配对的另一个密钥才能进行解密。
公钥可以广泛地发给与自己有关的通信者，私钥则需要十分安全地存放起来。
使用中，甲方可以用乙方的公钥对数据进行加密并传送给乙方，乙方可以使用自己的私钥完成解密。
公钥通过电子证书与其拥有者的姓名、工作单位、邮箱地址等捆绑在一起，由权威机构（CA, Certificate Authority）认证、发放和管理。
把证书交给对方时就把自己的公钥传送给了对方。
证书也可以存放在一个公开的地方，让别人能够方便地找到和下载。
公共密钥方法还提供了进行数字签名的办法：签字方对要发送的数据提取摘要并用自己的私钥对其进行加密；接收方验证签字方证书的有效性和身份，用签字方公钥进行解密和验证，确认被签字的信息的完整性和抗抵赖性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
身份认证和访问控制的实现原理
身份认证和访问控制的实现原理将根据系统的架构而有所不同。
对于B/S架构，将采用利用Web 服务器对SSL（Secure Socket Layer，安全套接字协议）技术的支持，可以实现系统的身份认证和访问控制安全需求。
而对于C/S架构，将采用签名及签名验证的方式，来实现系统的身份认证和访问控制需求。
以下将分别进行介绍：
基于SSL的身份认证和访问控制
目前，SSL技术已被大部份的Web Server及Browser广泛支持和使用。
采用SSL技术，在用户使用浏览器访问Web服务器时，会在客户端和服务器之间建立安全的SSL通道。
在SSL会话产生时：首先，服务器会传送它的服务器证书，客户端会自动的分析服务器证书，来验证服务器的身份。
其次，服务器会要求用户出示客户端证书（即用户证书），服务器完成客户端证书的验证，来对用户进行身份认证。
对客户端证书的验证包括验证客户端证书是否由服务器信任的证书颁发机构颁发、客户端证书是否在有效期内、客户端证书是否有效（即是否被窜改等）和客户端证书是否被吊销等。
验证通过后，服务器会解析客户端证书，获取用户信息，并根据用户信息查询访问控制列表来决定是否授权访问。
所有的过程都会在几秒钟内自动完成，对用户是透明的。
如下图所示，除了系统中已有的客户端浏览器、Web服务器外，要实现基于SSL的身份认证和访问控制安全原理，还需要增加下列模块：
基于SSL的身份认证和访问控制原理图
1.Web服务器证书
要利用SSL技术，在Web服务器上必需安装一个Web服务器证书，用来表明服务器的身份，并对Web服务器的安全性进行设置，使能SSL功能。
服务器证书由CA认证中心颁
发，在服务器证书内表示了服务器的域名等证明服务器身份的信息、Web服务器端的公钥以及CA对证书相关域内容的数字签名。
服务器证书都有一个有效期，Web服务器需要使能SSL功能的前提是必须拥有服务器证书，利用服务器证书来协商、建立安全SSL安全通道。
这样，在用户使用浏览器访问Web服务器，发出SSL握手时，Web服务器将配置的服务器证书返回给客户端，通过验证服务器证书来验证他所访问的网站是否真实可靠。
2.客户端证书
客户端证书由CA系统颁发给系统用户，在用户证书内标识了用户的身份信息、用户的公钥以及CA对证书相关域内容的数字签名，用户证书都有一个有效期。
在建立SSL通
道过程中，可以对服务器的SSL功能配置成必须要求用户证书，服务器验证用户证书来验证用户的真实身份。
3.证书解析模块
证书解析模块以动态库的方式提供给各种Web服务器，它可以解析证书中包含的信息，用于提取证书中的用户信息，根据获得的用户信息，查询访问控制列表（ACL），获取用
户的访问权限，实现系统的访问控制。
4.访问控制列表（ACL）
访问控制列表是根据应用系统不同用户建设的访问授权列表，保存在数据库中，在用户使用数字证书访问应用系统时，应用系统根据从证书中解析得到的用户信息，查询访问控制列表，获取用户的访问权限，实现对用户的访问控制。
基于签名及签名验证的身份认证和访问控制
基于签名及签名验证的身份认证和访问控制是利用数字签名技术实现的，数字签名技术的实现是指使用数字证书的私钥，对被签名数据的摘要值进行加密，加密的结果就是数字签名。
在进行签名验证时，是用数字证书（即公钥）来进行验证，用公钥解密数据，得到发送过来的摘要值，然后用相同的摘要算法对被签名数据做摘要运算，得到另一个摘要值，将两个摘要值进行比较，如果相等，则数字签名验证通过，否则验证无效。
数字签名技术的实现依赖于下列两个事实：一是每一个信息的摘要值是唯一的，找不到两个摘要值相同的不同信息；二是证书的私钥只有数字证书的拥有者才拥有，其他人得不到拥有者的私钥。
这样，通过签名及签名验证，可以确定数据的确是数字证书的拥有者发送的，发送者不能进行抵赖。
数据在发送的过程中，没有被别人窜改过的，是完整的。
因此，利用这种技术可以实现对用户身份的认证，一旦对签名数据进行验证，就可以知道签名者是谁，根据签名者的证书可以得到签名者的信息，查询访问控制列表，就知道是签名者的访问权限，从而实现身份认证和访问控制。
基于签名及签名验证的身份认证和访问控制主要应用于不使用或支持SSL的系统，对于C/S 结构，采用这种方式是非常合适的，要实现这种设计，如下图所示，除了系统原有的专业客户端，服务器之外，需要增加上面描述的客户端证书、服务端证书解析模块和访问控制列表之外，还需要增加下列模块：
基于签名及签名验证的身份认证和访问控制原理
1.客户端数据签名模块
客户端数据签名模块以控件的方式提供给专业客户端，对专业客户端软件进行修改，调用数据签名模块，实现数字签名功能。
在用户使用专业客户端进行系统访问时，专业客户端调用数据签名模块，使用用户选择的客户端证书的私钥对客户端发送的数据进行数字签名，提供服务器端认证用户身份时使用。
2.服务端签名验证模块
服务端签名验证模块以插件或动态库方式提供，安装在服务器端，实现对客户端数据签名的验证，对客户端数据签名证书的有效性验证。
通过验证签名数据，可以判断客户端签名者的确拥有签名证书，通过对签名证书的验证，可以判断客户端证书持有者的身份。