精读《图解密码技术》——第十章 证书
一、证书
1.什么是证书
公钥证书里面包含姓名、组织、邮箱、地址等个人信息，以及属于此人的公钥，并由认证机构施加数字签名，只要看到公钥证书，就可以知道认证机构认定该公钥属于此人，公钥证书也简称为证书。
2.证书的应用场景
（1）接收者生成密钥对
要使用公钥密码进行通信，首先需要生成密钥对，并将私钥自行妥善保管。
（2）接收者在认证机构Trent注册自己的公钥
接收者将自己的公钥发给认证机构Trent，认证机构对接收者的公钥生成证书，也就是加上数字签名。
（3）认证机构Trent用自己的私钥对接收者的公钥加数字签名并生成证书
（4）发送者得到带有认证机构Trent的数字签名的接收方的公钥
（5）发送者使用认证机构Trent的公钥验证数字签名，确认接收者 的公钥的合法性
（6）发送者用接收者的公钥加密消息并发送给接收者
（7）接收者用自己的私钥解密密文得到发送者的消息
二、公钥基础设施（PKI）
1.什么是公钥基础设施
公钥基础设施是为了能够更有效地运用公钥而制定的一系列规范和规格的总称。公钥基础设施一般根据其英语缩写而简称为PKI，它只是一个总称，而并非指某一个单独的规范或规格。
2.公钥基础设施的组成要素
（1）用户
用户就是使用PKI的人，这里的“人”指的不一定是日常生活中意义上的“人”，也可能是一些计算机等实体。用户主要包括两种：使用PKI注册自己公钥的人和希望使用已注册公钥的人。注册公钥的用户所进行的操作一般有：生成密钥对(也可以由认证机构生成)、在认证机构注册公钥、向认证机构申请证书、根据需要申请作废已注册的公钥、解密接收到的密文和对消息进行数字签名等。使用已注册公钥的用户所进行的操作一般有：将消息加密后发送给接收者和验证数字签名等。
（2）认证机构（CA）
认证机构就是我们之前说的Trent，它所进行的操作一般有：生成密钥对(也可以由用户生成)、在注册公钥时对本人身份进行认证、生成并颁发证书和作废证书等。
（3）仓库
仓库是一个保存证书的数据库，PKI用户在需要的时候可以从中获取证书，仓库也叫证书目录。
3.认证机构的层级
认证机构可以通过给其签名的方式证明注册者的公钥是合法的，一个认证机构的合法性又可以由另一个更权威的机构来认证，这种一个认证机构来验证另一个认证机构的公钥，这样的关系可以迭代好几层。这种认证机构之间的层级关系，我们可以用某公司的内部PKI来类比。
三、对证书的攻击
1.在公钥注册之前攻击
证书是认证机构对公钥及其持有者的信息加上数字签名的产物，由于加上数字签名之后会非常难以攻击，因此我们可以考虑对施加数字签名之前的公钥进行攻击。假设Bob想要去认证机构将自己的公钥认证，在认证机构对该公钥数字签名之前，主动攻击者Mallory将Bob的公钥换成自己的公钥
2.注册相似人名进行攻击
证书是认证机构对公钥及其持有者的信息加上数字签名的产物，对于一些相似的身份信息，计算机可以进行区别，但人类往往很容易认错，而这就可以被用来进行攻击。假设主动攻击者Mallory将自己的公钥的名字注册成BOB，那么Alice就很容易会把这个公钥误认为是Bob的公钥。
3.窃听认证机构的密钥进行攻击
主动攻击者Mallory想出了一个大胆的攻击方法，那就是窃取认证机构的私钥。如果得到了认证机构的私钥，那么任何人就都可以以该认证机构的身份颁发证书了。
4.攻击者伪装成认证机构进行攻击
5.利用CRL发布的时间差来发动攻击
私钥被主动攻击者窃取，马上联系认证机构说自己的公钥失效，但是如果在这之间主动攻击者已经使用私钥，CRL的发布又需要时间，那么主动攻击者就有可能利用这段时间差来达到攻击目的。
6.利用CRL时间差来实现否认
7.Superfish
Superfish是一款广告软件，它能通过监听和收集用户通信中的个人信息来有针对的展示广告，为实现这一功能，Superfish会在系统中安装根证书，并劫持浏览器与服务器之间的通信，将网站证书换成自己的证书，是一种典型的通过中间人攻击的方式来监听通信内容的行为。
四、小测验
1.认证机构忙的不可开交
看了关于认证机构的介绍,Alice想:
我有点明白认证机构到底是什么了。不过,每次收到带有数字签名的邮件都要让认证机构Trent来验证数字签名,Trent是不是会忙得不可开交呢?
Alice的想法是错误的,这是为什么呢?
我的回答：Alice的想法是错误的，因为认证机构Trent并非每次接收到带有数字签名的邮件都需要验证数字签名，而只需要在接收者生成密钥对的时候，用自己的私钥对接收者的公钥进行签名并生成证书就可以了，认证机构Trent对于同一个公钥只需要签名一次即可。
2.证书的基础知识
下列关于证书和PKI的说法中，请在正确的旁边画O，错误的旁边画x。
(1)证书是认证机构将用户的公钥进行加密之后的产物。
(2)要确认证书中所包含的公钥是否合法，需要得到认证机构的公钥。
(3)世界上颁发的所有证书，沿着认证机构的层级关系都能够找到唯一的根CA。
(4)用户发现自己的私钥泄露之后，需要立刻联系注册相应公钥的认证机构。
(5)用户需要定期从认证机构获取CRL。
我的回答:（1）x；（2）O；（3）x；（4）O；（5）O；
（1）证书是认证机构将用户的公钥进行签名之后的产物。
（3）任何人都可以成立单独的认证机构，所以并非所有认证机构的根都是CA。
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