【网络信息安全】PKI 技术，javaee企业级应用开发教程百度云
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- 9.1.1 CA认证与数字证书
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- 数字证书的创建和使用
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数字证书的作用和特点
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X.509 数字证书各部分的含义
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X.509 数字证书的格式
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9.1.2 信任关系与信任模型
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- （1）认证机构的严格层次结构模型
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（2）分布式信任结构模型
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（3）Web 模型
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（4）以用户为中心的信任模型
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（5）交叉认证
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9.2 PKI的组成
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- 9.2.1 认证机构
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- CA 密钥对的生成和管理
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发布并维护作废证书列表 CRL
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9.2.2 证书库
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- 9.2.3 PKI 应用接口系统
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9.3 PKI 的功能和要求
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- 9.3.1 密钥和证书管理
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- （1）初始化阶段
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- 1）终端实体注册
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2）密钥对产生
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3）证书创建 和 4）证书分发
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5）密钥备份和托管 和 6）密钥存储
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（2）颁布阶段
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- 1）证书检索
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2）证书验证
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3）密钥恢复 和 4）密钥更新
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（3）取消阶段
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- 1）证书过期
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2）证书撤消
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3）密钥销毁
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4）密钥历史 和 5）密钥档案
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9.3.2 对 PKI 的性能要求
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9.4 PKI 的优缺点
主要内容
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9.1 理论基础
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9.1.1 CA认证与数字证书
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9.1.2 信任关系与信任模型
9.2 PKI 的组成
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9.2.1认证机构、
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9.2.2 证书库
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9.2.3 PKI 应用接口系统
9.3 PKI 的功能和要求
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9.3.1 密钥和证书管理
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9.3.2 对 PKI 的性能要求
9.4 PKI 的优缺点
9.1 理论基础
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PKI（Public Key Infrastructure，公钥基础设施）是以数字证书为基础，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。
9.1.1 CA认证与数字证书
数字证书的创建和使用
- 要发布自己公钥的用户 A 申请证书，CA 核实身份后颁发证书（CA的主要职责）：
- 其他用户 B 得到 CA，并用已得到的 CA 的真实公钥 PUCA 验证该证书是真实的：
就可以得到A的真实公钥 PUA。
数字证书的作用和特点
- 用户得到 CA 公钥真实 => 信任 CA 所颁发证书中其他用户公钥真实 => 证书拥有者向其他用户证明自己身份及与公钥的匹配关系
数字证书特点：
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任何有 CA 公钥的用户都可恢复被 CA 认证的其他用户公钥；
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证书的完整性由 CA 的数字签名来保证，除了 CA 外无人能不被察觉地篡改该证书。
X.509 数字证书各部分的含义
证书格式采用 X.509 v3 标准：IPSec、SSL、SET
X.509 数字证书的格式
9.1.2 信任关系与信任模型
用户必须完全相信 CA 是公正和正确的；
一个被用户信任的实体可向用户推荐他所信任实体，而这个实体又可推荐其他实体 ===> 信任路径
X.509 中的“信任”：当实体 A 假定实体 B 严格地按 A 所期望的那样行动，则 A 信任 B。
PKI 中的“信任”：如果用户假定 CA 可以将任一公钥准确绑定到某个实体上，则他信任该 CA。
（1）认证机构的严格层次结构模型
建立信任模型的目的：确保一个 CA 签发的证书能够被另一个 CA 的用户所信任。
严格层次结构模型是一棵倒置的树：
- “树根”代表对所有实体有特别意义的 CA —— 根 CA，是信任的根或“信任锚” —— 认证起点/终点。
CA 的严格层次结构模型图：
唯一都需要与所有实体建立信任的是 根CA，即每个 中介CA 和 终端实体 都必须拥有 根CA 的公钥 —— 它的安装通过安全的带外方式。
（2）分布式信任结构模型
把信任分散在两个或多个 CA 上：
整个分布式结构的 CA 必须是整个 PKI 系统的一个子集所构成的严格层次结构的 根CA。
分布式信任结构模型图：
（3）Web 模型
★ Web模型依赖于流行的浏览器
浏览器厂商起到信任锚的作用，预装公钥的 CA 就是它所认证的 CA —— 有隐含根的严格层次结构。
Web 模型图：
安全问题：
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预装公钥的 CA 是“坏的”，不能保证服务器公钥的真实性。
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没有实用机制来自动即时撤消嵌入到浏览器中的 CA公钥。
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终端用户与嵌入的 根CA 之间交互十分有限。
（4）以用户为中心的信任模型
每个用户自己决定信任其他哪些用户。
用户的最初信任对象包括用户的朋友/家人/同事，但是否真正信任某证书则被许多因素所左右。
PGP 的一个用户通过担当 CA（签发其他实体的公钥）来发布其他实体的公钥——建立信任网（Web of Trust）。
在技术水平较高和利害关系一致的群体中可行。
以用户为中心的信任模型图：
（5）交叉认证
建立多个独立运行 PKI 域为不同环境用户团体服务。
每个 CA 只覆盖一定范围，隶属于不同 CA 的用户要交换信息——引入交叉证书和交叉认证。
交叉认证 —— 在以前无关联的 PKI 域的 CA 之间建立信任关系，双方 CA 先要安全地交换公钥信息。
- 一个 CA 的用户信任所有与自己 CA 有交叉认证的其他 CA 的用户。
在 CA1 和 CA2 之间交叉认证的例子：
假设 Alice 有 CA1 公钥，Bob 有 CA2 公钥，交叉认证后，Alice 的信任能扩展到 CA2 的主体群（包括 Bob），反之亦然。
9.2 PKI的组成
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9.2.1 认证机构
CA的职责：
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验证并标识证书申请者的身份。
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确保CA用于签名证书的私钥的质量。
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确保整个签名过程的安全性，确保CA签名私钥的安全性。
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证书信息（包括公钥证书序列号、CA标识等）的管理。
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确定并检查证书的有效期限。
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确保证书主体标识的唯一性，防止重名。
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发布并维护作废证书列表（CRL）。
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对整个证书签发过程做日志记录。
CA 密钥对的生成和管理
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选择较长密钥对：最好是2048位。
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使用硬件加密模块：软件加密要将密钥读入内存而会被陷阱程序窃取，而硬件加密模块会感应到这一情况而将密钥销毁。
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使用专用硬件产生密钥对：优质的随机数产生器可以连续产生无任何相似部分的多个密钥对。
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秘密分享原则：管理员合作才能完成证书签发和备份密钥恢复工作。
发布并维护作废证书列表 CRL
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CRL：包含未到期但已撤消的证书列表的签名数据结构。
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CRL 的完整性和可靠性由CA对它的数字签名保证。
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CRL 被创建后可通过证书库和网络自由分发。
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CA 定期（几个小时到几个星期）发布 CRL，CRL 之间的时间延迟是应用 CRL 的一个主要的缺陷。
9.2.2 证书库
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证书库是CA所签发的证书和CRL的集中存放地。
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系统必须确保证书库的完整性，防止伪造、篡改证书和 CRL。
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构造证书库的最佳方法是采用支持 LDAP 协议的目录系统。
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LDAP 很好地解决了人们使用其他应用程序访问证书及 CRL 的问题。
9.2.3 PKI 应用接口系统
PKI 应用接口系统的功能：
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完成证书的验证工作，为所有应用以一致、可信的方式使用证书/CRL/密钥备份与恢复系统提供支持。
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确保用户的签名私钥始终只在用户本人的控制下。
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实现密钥更新的自动、透明与一致。
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向应用提供历史密钥的安全管理服务。
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为所有应用提供统一模式的交叉证书的验证支持。
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支持多种密钥存放介质，包括 IC卡、安全文件。
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PKI 应用接口系统应该跨平台。
9.3 PKI 的功能和要求
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PKI 是创建、管理、存储、分发和作废证书的软件、硬件、人员、策略和过程的集合，主要功能为：
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为需要的用户生成一对密钥；
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CA为用户签发数字证书并分发给需要的用户；
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用户对数字证书的有效性进行验证；
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对用户的数字证书进行管理。
PKI 认证体系的基本模型：
9.3.1 密钥和证书管理
（1）初始化阶段
1）终端实体注册
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是单个用户或进程的身份被建立和验证的过程。
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是在线执行的，用注册表格的交换来实现。
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注册中心 RA 是证书注册审批机构，与 CA 逻辑上是一个整体，可单独也可合并在 CA 中实现。
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只有 CA 而非 RA 有权颁发证书和撤消证书。
终端实体初始化方案：
2）密钥对产生
终端实体（用户）的密钥对有两种产生方式：
