网络安全技术及应用(第三章)

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3.3 数字证书及管理

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3.1.3 PKI 的发展与应用



自20世纪90年代初期以来，逐步得到许多国家政府和 企业的广泛重视，PKI技术由理论研究进入到商业化 应用阶段。 IETF、ISO等机构陆续颁布了X.509、PKIX、PKCS、 S/MIME、SSL、SET、IPSec、LDAP等PKI应用相 关标准，RSA、VeriSign、Entrust、Baltimore等 企业纷纷推出自己的PKI产品和服务。 全国相继成立了多家PKI认证中心和PKI产品开发商.
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3.3 数字证书及管理

3.3.8 用户证书存储


用户数字证书可以存储在计算机的硬盘、USB盘、 IC卡和专用的USB Key盘中。 证书申请者从认证中心处得到的数字证书和用户的 私钥，通常保存在申请证书所用电脑硬盘的隐秘空 间里，一般人无法获取，但可以通过程序导出，存 储在USB盘或其它的计算机里，这样用户数字证书 和私钥就可以在其它的计算机上使用并完成备份。
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3.3.1 证书格式
X.509 v3数字证书字段名及说明
字段名 Version Serial number Signature algorithm ID Issuer name Validity period Subject (user) name Subject public key information Issuer unique identifier Subject unique identifier 说明 版本号 证书唯一序列号 CA签名使用算法 CA名 证书生效日期和失效日期 证书主体 证书主体公开密钥信息 CA唯一标识 证书主体唯一标识
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3.3 数字证书及管理


是由认证中心发放并经过认证中心签名的，包含证书 拥有者及其公开密钥相关信息的一种电子文件，可以 用来证明数字证书持有者的真实身份。数字证书是 PKI体系中最基本的元素，PKI系统的所有安全操作 都是通过数字证书来实现的。 数字证书采用公钥体制，即利用一对相互匹配的密钥 进行加密、解密。每个用户自己设定一把特定的仅为 本人所知的专有密钥（私钥），用它进行解密和签名； 同时设定一把公共密钥（公钥）以证书形式公开，用 于加密和验证签名。当发送一份保密文件时，发送方 使用接收方的公钥（证书）对数据加密，而接收方则 使用自己的私钥解密，这样的信息在传输和存放时就 可以保证安全性。
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3.3 数字证书及管理

3.3.3 证书生成 如果证书的申请被批准，CA就把证书请求转 化为证书，用CA的私钥对证书进行签名，保 证证书的完整性和权威性，将制作好的证书存 储到证书库中，供CA进行证书的发放和发布。
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3.3 数字证书及管理

3.3.4 证书发布 证书必须发布到以下两类实体：
Extensions
Signature on the above field
证书扩充内容
CA对以上内容的签名
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3.3 数字证书及管理

3.3.2 证书的申请 PKI 系统的证书申请、审核、制作、发布、发 放、存储和使用的工作流程，见图所示
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3.3.2 证书的申请
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3.2.1 PKI 系统结构

软硬件系统

软硬件系统是PKI系统运行所需硬件和软件的集 合，主要包括认证服务器、目录服务器、PKI平 台等。 认证中心是PKI的信任基础，它负责管理密钥和 数字证书的整个生命周期。 注册机构是PKI信任体系的重要组成部分，是用 户（个人或团体）和认证中心之间的一个接口。
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3.3 数字证书及管理

3.3.1 证书格式 数字证书的格式采用X.509国际标准。 X.509证书格 式的版本到目前为止共有3个版本，通常用v1、v2和 v3表示。




1988年：X.509协议标准的第一版，定义了v1版的证书格式 和CRL（证书吊销列表）格式。 1993年：X.509协议标准的第二版，定义了v2版的证书格式 和修改了上一版的CRL格式。 1997年：X.509协议标准的第三版，定义了v3版的证书格式 （见表3-2）和v2版的CRL格式。 2000年：X.509协议标准的第四版，证书格式版本未变，仍 为v3，只是增加了新的扩展项，并且增加了对属性证书的描 述。CRL的格式未变，仍未v2。
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3.2.2 认证中心



证书查询：接收用户对数字证书的查询；提供目录 服务，可以查询用户证书的相关信息。 证书撤销：产生和发布证书吊销列表，验证证书状 态；或提供在线证书查询服务OCSP（Online Certificate Status Protocol），验证证书状态。 证书归档：数字证书归档及历史数据归档。 各级CA管理：下级认证机构证书及账户管理；认证 中心及其下级CA密钥的管理；
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3.3 数字证书及管理

3.3.6 证书更新 证书更新包括两种情况：最终实体证书更新 和CA证书更新。

最终实体证书更新，有以下两种方式：

执行人工密钥更新 实现自动密钥更新
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3.3 数字证书及管理

3.3.7 证书归档 由于证书更新等原因，一段时间后，每个 用户都会形成多个旧证书和至少一个当前证书， 这一系列旧证书和相应的私钥，就组成了用户 密钥和证书的历史档案，简称密钥历史档案， 因此需要证书归档和管理，以备后用。

认证中心


注册机构

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3.2.1 PKI 系统结构

证书签发系统

证书签发系统负责证书的发放，例如可以通过用户自己或通 过目录服务器进行发放。目录服务器可以是一个组织中现有 的，也可以是由PKI方案提供的。 PKI的应用非常广泛，包括在Web服务器和浏览器之间的通 信、电子邮件、电子数据交换（EDI）、在因特网上的信用 卡交易和虚拟专用网（VPN）等方面。 一个完整的PKI必须提供良好的应用接口系统（API），以 便各种应用都能够以安全、一致、可信的方式与PKI交互， 确保所建立起来的网络环境可信，降低管理和维护的成本。
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3.2.1 PKI 系统结构
PKI应用
认证中心CA
注册机构 RA
证书签发系统
PKI策略
软硬件系统
PKI 系统结构
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3.2.1 PKI 系统结构

PKI策略


PKI策略是一个包含如何在实践中增强和支持安 全策略的一些操作过程的详细文档，它建立和定 义了一个组织信息安全方面的指导方针，同时也 定义了密码系统使用的处理方法和原则。 PKI策略的内容一般包括：认证政策的制定、遵 循的技术规范、各CA之间的上下级或同级关系、 安全策略、安全程度、服务对象、管理原则和框 架、认证规则、运作制度的规定、所涉及的法律 关系，以及技术的实现。
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3.3.5 证书撤销

方法有两种：


一种是利用周期性的发布机制，如使用证书撤销列 表CRL（Certificate Revocation List）。 另一种是在线查询机制，如使用在线证书状态协议 OCSP （Online Certificate Status Protocol）。
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3.1.2 为什么需要PKI

Internet最大的特点是它的开放性、广 泛性和自发性
网络安全服务包含了信息的真实性、完整性、 机密性和不可否认性等 为了防范用户身份（包括人和设备）的假冒、 数据的截取和篡改以及行为的否认等安全漏洞， 需一种技术或体制来实现对用户身份的认证，



证书的申请有离线申请方式和在线申请方式两 种： 离线申请方式

用户持有关证件到注册中心RA进行书面申请。 用户通过因特网，到认证中心的相关网站下载申请 表格，按内容提示进行填写；也可以通过电子邮件 和电话呼叫中心传递申请表格的信息，但有些信息 仍需要人工录入，以便进行审核。

在线申请方式

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3.2 PKI组成


3.2.3 注册中心 RA是PKI信任体系的重要组成部分，是用户 （个人或团体）和CA之间的一个接口，是认 证机构信任范围的一种延伸。RA接受用户的 注册申请，获取并认证用户的身份，主要完成 收集用户信息和确认用户身份的功能。 RA可以认为是CA的代表处、办事处，负责证 书申请者的信息录入、审核及证书发放等具体 工作；同时，对发放的证书完成相应的管理功 能。
第三章 公钥基础设施PKI
本章学习重点掌握内容： PKI的组成 数字证书格式 数字证书管理 信任模型
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第三章 公钥基础设施PKI
3.1 概述 3.2 PKI组成 3.3 数字证书及管理 3.4密钥管理 3.5 信任模型 3.6 PKI的应用
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3.1 概述

资料库发布


协议发布

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3.3 数字证书及管理

3.3.5 证书撤销 证书由于某种原因需要作废，比如用户身份姓 名的改变、私钥被窃或泄漏、用户与所属企业 关系变更等，PKI需要使用一种方法，通知其 他用户不要再使用该用户的公钥证书，这种通 知、警告机制被称为证书撤销。