关于证书链的一点认知

顾名思义，证书链是由一串数字证书链接而成，为了弄清楚这个概念，先看看什么是数字证书。

一、数字证书的基础知识

数字证书是用来认证公钥持有者身份合法性的电子文档，以防止第三方冒充行为。数字证书由 CA（Certifacate Authority） 负责签发，关键内容包括 颁发s者、证书有效期、使用者组织、使用者公钥 等信息。数字证书涉及到一个名为 PKI（Public Key Infrastructure） 的规范体系，包含了数字证书格式定义、密钥生命周期管理、数字签名及验证等多项技术说明，不在这篇笔记中详细展开。

我们借助下面的流程，看看 CA 是如何签发一张证书，使用者又是如何验证这样证书的。这又涉及到了数字签名技术，数字签名技术又是基于公钥密码技术。

现实世界中，签名是针对承诺的一种表现形式，手手段可以通过手写签字或盖扣印章；而在数字世界中，签名仍然是为了表示承诺，只是手段变成了二进制。

好，我们来看看 CA 数字签名包括两个过程：签发证书（Signing） 和 验证证书（Verification）

签发证书的过程

撰写证书元数据：包括 签发人(Issuer)、地址、签发时间、有效期 等，还包括证书持有者(Owner)基本信息，比如 DN(DNS Name，即证书生效的域名)、 Owner 公钥 等信息
使用通用的 Hash 算法（如SHA-256）对证书元数据计算生成 数字摘要
使用 Issuer 的私钥对该数字摘要进行加密，生成一个加密的数字摘要，也就是Issuer的 数字签名
将数字签名附加到数字证书上，变成一个 签过名的数字证书
将签过名的数字证书与 Issuer 的公钥，一同发给证书使用者（注意，将公钥主动发给使用者是一个形象的说法，只是为了表达使用者最终获取到了 Issuer 的公钥）

验证证书的过程

证书使用者获通过某种途径（如浏览器访问）获取到该数字证书，解压后分别获得 证书元数据 和 数字签名
使用同样的Hash算法计算证书元数据的 数字摘要
使用 Issuer 的公钥 对数字签名进行解密，得到 解密后的数字摘要
对比 2 和 3 两个步骤得到的数字摘要值，如果相同，则说明这个数字证书确实是被 Issuer 验证过合法证书，证书中的信息（最主要的是 Owner 的公钥）是可信的

上述是对数字证书的签名和验证过程，对普通数据的数字签名和验证也是利用了同样的方法。

我们再来总结一下“签发证书”与“验证证书”两个过程，Issuer（CA）使用 Issuer 的私钥 对签发的证书进行数字签名，证书使用者使用 Issuser 的公钥 对证书进行校验，如果校验通过，说明该证书可信。

由此看出，校验的关键是 Issuer 的公钥，使用者获取不到 Issuer 的私钥，只能获取到 Issuer 的公钥，如果 Issuer 是一个坏家伙，谁来证明 Issuer 的身份 是可信的？

这就涉及到一个信任链条了，也是这篇笔记本身要讲述的事情，证书链。

二、证书链是什么

还是以百度为例，在浏览器上访问 “www.baidu.com” 域名，地址连左侧有一个小锁的标志，点击就能查看百度的数字证书，如下图所示（使用的是Edge浏览器）

在图片的顶部，我们看到这样一个层次关系：

GlobalSign Root CA -> GlobalSign Organization Validation CA -> baidu.com

这个层次可以抽象为三个级别：

end-user：即 baidu.com，该证书包含百度的公钥，访问者就是使用该公钥将数据加密后再传输给百度，即在 HTTPS 中使用的证书
intermediates：即上文提到的 签发人 Issuer，用来认证公钥持有者身份的证书，负责确认 HTTPS 使用的 end-user 证书确实是来源于百度。这类 intermediates 证书可以有很多级，也就是说 签发人 Issuer 可能会有有很多级
root：可以理解为 最高级别的签发人 Issuer，负责认证 intermediates 身份的合法性

这其实代表了一个信任链条，最终的目的就是为了保证 end-user 证书是可信的，该证书的公钥也就是可信的。

证书链

结合实际的使用场景对证书链进行一个归纳：

为了获取 end-user 的公钥，需要获取 end-user 的证书，因为公钥就保存在该证书中
为了证明获取到的 end-user 证书是可信的，就要看该证书是否被 intermediate 权威机构认证，等价于是否有权威机构的数字签名
有了权威机构的数字签名，而权威机构就是可信的吗？需要继续往上验证，即查看是否存在上一级权威认证机构的数字签名
信任链条的最终是Root CA，他采用自签名，对他的签名只能无条件的信任

证书链逐级认证

说到无条件信任，也不用奇怪，尤瓦尔赫拉里在《人类简史》中已经阐述过，基于虚构故事所建立的信任，最终将人类待到了今天。

还有一个小问题，Root 根证书从何而来呢？除了自行下载安装之外，浏览器、操作系统等都会内置一些 Root 根证书，称之为 Rrusted Root Certificates。比如 Apple MacOS 官网就记录了操作系统中内置的可信任根证书列表。

macOS High Sierra 中可用的受信任根证书列表

证书链的基本原理就是这些，有一篇E文专门讲述证书链可供学习参考，链接如下：What is the SSL Certificate Chain?

数字证书是一种普遍使用的身份认证方式，而另外一种认证方式，基于身份标识，也就是和PKI竞争的IBC（Identity-Based Cryptography）体系正在兴起，学习了解中，敬请期待。

作者：小叶与小茶
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来源：简书
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