【ARM 安全系列介绍 3.4 -- 安全证书介绍】

安全证书

安全证书，通常指的是数字证书（Digital Certificate），是由可信任的第三方机构（称为证书颁发机构，Certificate Authority，简称 CA）发行的一种证明文件。它用于确认某个实体（如个人、公司、网站服务器等）的身份，并且使用公钥加密技术来帮助确保数据的安全传输。

安全证书的主要组成部分

• 公钥（Public Key）：用于加密信息，以便只有相应的私钥持有者能解密。
• 私钥（Private Key）：由证书持有者安全保管，用于解密公钥加密的信息或对数据进行签名。
• 证书所有者信息：证书持有者的标识信息，如个人姓名、组织名等。
• 颁发机构信息：证书由哪个 CA 颁发的信息。
• 有效期：证书的有效日期范围。
• 证书指纹：证书的数字摘要，通常是通过散列（哈希）函数生成，用于证书的验证。
• 数字签名：CA 使用其私钥对证书内容（包括公钥和证书所有者信息）进行签名。

安全证书的应用场景

• HTTPS：安全超文本传输协议（Secure Hypertext Transfer Protocol）其中的 ‘S’ 即代表了安全，这需要使用 SSL/TLS 证书来建立加密的连接。
• 电子商务交易：在在线交易中，它保证交易信息的安全和用户身份的验证。
• 电子邮箱加密：数字证书可以用来加密电子邮件内容，保证只有收件人可以阅读。
• 代码签名：开发者可以对他们发布的软件进行数字签名，以证明软件的完整性和出处。
• VPN：虚拟私人网络（Virtual Private Networks）使用证书来建立安全连接。

证书使用举例

假设您访问一个网站 https://www.example.com，这个网站使用了 SSL/TLS 安全证书。以下是可能发生的步骤：

1. 您的浏览器向 www.example.com 发出连接请求。
2. 服务器将其安全证书发送给您的浏览器。
3. 您的浏览器检查证书是否由受信任的 CA 签发，以及证书是否有效（未过期且未被撤销）。
4. 如果证书受信任，浏览器将使用证书中的公钥加密一个随机生成的会话密钥，并发送给服务器。
5. 服务器使用对应的私钥解密会话密钥。
6. 之后的通信都将使用这个会话密钥进行加密，确保数据传输的安全性。

一个具体的例子是 Let’s Encrypt，这是一个提供免费 SSL/TLS 证书的 CA。它使网站管理员可以免费、自动化地获取安全证书，以启用 HTTPS 加密。

安全证书在现代通信中扮演着至关重要的角色，几乎任何需要保证数据安全性和完整性的场合都可能会用到它。

证书格式

安全证书主要有以下几种格式，每种格式根据其存储和使用的特点有不同的用途：

PEM (Privacy Enhanced Mail)

• 扩展名: .pem, .crt, .cer, .key
• 包含: 可以包含证书（public key）、私钥（private key）或者这两者的组合。
• 编码方式: ASCII Base64 编码，以 “-----BEGIN CERTIFICATE-----” 开始，以 “-----END CERTIFICATE-----” 结束。
• 用途: 广泛支持，用于各种不同的系统和应用中，例如Apache和其他Web服务器，以及在Linux系统中。

DER (Distinguished Encoding Rules)

• 扩展名: .der, .cer
• 包含: 只包含证书，不包括私钥。
• 编码方式: 二进制格式。
• 用途: 常用于Java平台和Windows系统。

PKCS#7/P7B (Public Key Cryptography Standards #7)

• 扩展名: .p7b, .p7c
• 包含: 可以包含证书链（除了根证书），不包含私钥。
• 编码方式: ASCII Base64 编码，以 “-----BEGIN PKCS7-----” 开始，以 “-----END PKCS7-----” 结束。
• 用途: 通常用于Windows服务器和Java Tomcat。

PKCS#12/PFX (Public Key Cryptography Standards #12)

• 扩展名: .p12, .pfx
• 包含: 可以包含证书链、私钥和证书的公钥。
• 编码方式: 二进制格式。
• 用途: 主要用于Windows系统，也支持其他系统。适用于需要同时导出证书和私钥的情况。

P7B 和 PFX/P12 的区别

主要在于：

• P7B 只包含证书和证书链，不包含私钥，通常用于证书导出和备份。
• PFX/P12 包含证书、证书链和私钥，是用于证书导出和迁移的全面格式，尤其是在需要将证书和私钥一并迁移时使用。

证书示例

一个 PEM 格式的证书示例如下：

-----BEGIN CERTIFICATE----- 
MIIDdTCCAl2gAwIBAgIJAKC1Hi6Pb8m1MA0GCSqGSIb3DQEBCwUAMEUxCzAJBgNV
BAYTAkJFMRkwFwYDVQQKDBBHbG9iYWxTaWduIG52LXNhMRswGQYDVQQDDBJHbG9i 
 ... 
-----END CERTIFICATE----- 

一个 DER 格式的证书通常无法在文本编辑器中打开，因为它是二进制编码的。 在交互式命令行或脚本中，你可以使用 OpenSSL 工具来转换证书的格式，例如，将 PEM 转换为 DER：

openssl x509 -outform der -in certificate.pem -out certificate.der 

或者将 DER 转换为 PEM：

openssl x509 -inform der -in certificate.der -out certificate.pem 

请注意，根据你的证书和私钥在文件中的存放方式，可能还需要额外的命令来处理它们（例如，从 PKCS#12 容器中提取私钥和证书）。