数字证书工作原理及基本流程

忘是亡心i 2024-04-19 15:39 62阅读 0赞

# 基本概念 #

**对称加密**：加密和解密用同一份密钥；

**非对称加密**：加密和解密用不同的秘钥，分别是私钥和公钥，这两个密钥是成对出现的，公钥加密过的密文只有对应的私钥能解密；私钥签名过的密文可以通过对应的公钥验签。原则上私钥是不能在网络中传递的。

# 目标 #

场景：甲要给乙发送一段机密信息

要保证这次信息传递的机密性、完整性、可信赖性，需要规避以下几条潜在风险：

风险一：明文在传递时被截获并读取；

风险二：密文在传递过程中被篡改；

风险三：密文可能并不是来自于甲；

# 对应解决方案 #

**方案一（对称加密）**：针对上文中说到的风险一，最直接的方案就是对明文进行加密，这里用到的是对称密钥，然后将密文和密钥分开发送；

问题：就算是分开发送，明文和密钥还是有被同时截获的可能，这就跟没加密一样；

**方案二（非对称加密）**：针对上面这种情况，只要保证对称秘钥在传递时不能读取或解析出来就齐活了。这时需要用到非对称加密算法。乙的公钥是公开的，甲可以拿它来对上文中的对称秘钥进行加密并发送，因为只要乙的私钥不上网，黑客就不能解密出加密过的对称秘钥，也就不能解密密文；

问题：虽然黑客不能解密密文，但是他还没有放弃，他想：至少我可以让乙得不到真正的密文。他的具体做法是：把甲发出的密文和加密过的对称秘钥截获，揉成一团，然后进垃圾桶里。接着伪造了一份明文，创建了一份属于自己的对称秘钥，并用自己的秘钥加密了伪造的明文。因为乙的公钥是公开的，所以黑客也可以轻易的获得，他装模做样的用乙的公钥加密了自己的对称秘钥，然后把秘钥和密文一起发给了乙；

**方案三（数字签名）**：要解决上面的问题，关键在于让乙可以确认他收到的消息确实来自甲。所以就有了数字签名，这次要用到甲的非对称秘钥，不过不是用来加密，而是用来签名。甲在发送消息之前，要先基于明文，应用摘要算法运算出一段摘要，一般用到的就是hash算法，这个算法是公开的，用到的算法要实现两个特性：

1、如果原文动一点，产生的摘要就会不同；

2、摘要结果是不可逆的，你不可能在知道加密算法的情况下基于摘要计算出原文；

产生摘要还不够，甲还需要用自己的私钥对摘要进行重编码。注意，这不是加密，只能称之为重编码，因为甲用私钥加密的密文可以用甲的公钥解密，而甲的公钥也是公开的，任何人都可以用甲的公钥解密出上面说到的那段重编码过的摘要，所以不具有保密性。但是，但是，也**只有甲的公钥能正确地解码由甲的私钥重编码过的内容**。现在**乙会收到**三个东西，**对称加密过的密文**，**用乙的公钥非对称加密**过的**对称秘钥**，用**甲的私钥重编码过的原文摘要**，乙需要做的：首先用自己的私钥解密出加密过的对称秘钥，然后用这个秘钥解密密文的原文。乙现在的疑问是：我怎么知道这段明文是甲发出的？这时候就用到那段摘要了。这段摘要现在还是加密状态，需要配合甲的公钥先解密（甲的公钥是这次交互之前，提前从别的渠道弄到的）。解密之后会得到摘要，这时候乙得到摘要不是要去反推原文，一方面原文已经到手了，另一方面由于摘要算法的特性，也不可能反推的出来。现在需要做的，是验证已经得到的原文是不是被篡改过，是不是甲发出的？乙只需用同样的算法处理原文，得到一段摘要，与之前解密出的摘要对比，只要一模一样，就说明这段信息却是来自甲，中途也没有被篡改过。

问题：得出上面的结论是有一个逻辑前提的 ，那就是你提前获取过一份甲的公钥，并且你认为这就是甲的公钥，用这份公钥能正确解码的内容是可以信赖的。但这种想法可能很天真，因为你没有遇到一位技术高超并蓄谋已久的的黑客。如果这位黑客在你第一次获取甲的公钥的时候就将其掉包，那么你后面通讯时所做的所有事情就是一个彻头彻尾的骗局。

**方案四（数字证书）**：因为甲身处网络的另一端，无法到现场**确认**你手里的**公钥**，所以要想确认你得到的公钥确实是属于甲的，就需要一个可以信赖的**第三方**介入了，这个第三方组织要么是政府机构，要么是美国某个经常发布规则的牛X组织。不管这个第三方组织隶属于谁，他都有一个统称，叫CA，他会给甲颁发一个叫数字证书的东西，里面至少包含这个组织的数字签名，公钥，以及甲的公钥。把这些信息绑定在一起的意义在于，甲就可以数字证书的形式发布自己的公钥，所有人在得到证书信息时候首先用CA的公钥对CA的数字签名进行验签，确认证书确实来自这个可以信赖的组织，既然它可以信赖，那他说证书里的公钥是属于甲的，乙就可以相信了。

# **补充** #

其实这里还有一个疑问，乙怎么知道他拿到的证书是来自那个可信赖的组织而不是别的土鳖？解决方案是，这些主要的CA机构的数字证书会预置在主流浏览器的安装包内，只要你是从官方渠道下载的浏览器，这种证明链条就可以安全的延伸开。

所以说，机器总是会骗人的，对一段信息的信任最终还是要落到对人的信任上。