CA证书认证流程

什么是CA？

数字证书认证机构

数字证书认证机构(Certicate Authority，缩写为CA)，是 负责发放和管理数字证书的权威机构 并作为受信任的第三方，承担公钥体系中公钥合法性检验的责任。

什么是证书？

共享密钥加密（对称密钥加密）：加密和解密使用相同密钥。
对称加密算法：DES、3DES、DESX、Blowfish、IDEA、RC4、RC5、RC6和AES。

公开密钥加密（非对称密钥加密）：公开密钥加密使用一对非对称的密钥。一把叫做私有密钥，一把叫做公开密钥。私有密钥不能让其他任何人知道，而公开密钥则可以随意发布，任何人都可以获得。使用此加密方式，发送密文的一方使用公开密钥进行加密处理，对方收到被加密的信息后，再使用自己的私有密钥进行解密。利用这种方式，不需要发送用来解密的私有密钥，也不必担心密钥被攻击者窃听盗走。

常见的非对称加密算法：RSA、ECC（移动设备用）、Diffie-Hellman、El Gamal、DSA（数字签名用）。

要使数字证书有用，它的结构必须采用一种可理解且可靠的形式，以便人们可以轻松地检索并理解证书内的信息。例如，护照采用这样一种结构：人们可以轻松地理解以前从未见过的那一类护照中的信息。同样，只要数字证书是标准化的，则无论颁发该证书的是哪个机构，人们都可以阅读并理解该证书。
S/MIME 标准规定：用于 S/MIME 的数字证书应遵守国际电信同盟 (ITU) X.509 标准。S/MIME 版本 3 明确要求数字证书应遵循 X.509 的第 3 版。由于 S/MIME 依赖于已建立的数字证书结构公认标准，因此S/MIME标准建立在该标准的发展之上，从而提高了它的认可度。

CA证书

X.509 标准规定数字证书应包含标准化信息。具体地说，X.509 版本 3 证书包含下列字段：
版本号 证书所遵循的 X.509 标准的版本。
序列号 唯一标识证书且由证书颁发机构颁发的编号。
签名算法： CA用于对证书进行数字签名的hash算法。

证书签名：

颁发者名称： 实际颁发该证书的证书颁发机构的标识。
有效期： 数字证书保持有效的时间段，并包含起始日期和过期日期。
使用者名称： 数字证书所有者的姓名。
使用者公钥信息： 与数字证书所有者关联的公钥以及与该公钥关联的特定公钥算法。
颁发者唯一标识符： 可以用来唯一标识数字证书颁发者的信息。
使用者唯一标识符： 可以用来唯一标识数字证书所有者的信息。
扩充信息： 与证书的使用和处理有关的其他信息。
证书颁发机构的数字签名： 使用指纹算法中指定的HASH算法以及证书颁发机构的私钥进行加密的数字签名。
X.509通用的证书格式： 包含三个文件：key，csr，crt。
key是私钥文件。
csr是证书签名请求文件，用于提交给证书颁发机构（CA）对证书签名。
crt是由证书颁发机构（CA）签名后的证书，或者是开发者自签名的证书，包含证书持有人的信息，持有人的 公钥 ，以及签署者的签名等信息。

Diffie-Hellman加密算法

密钥协商算法：
通讯双方（张三、李四)需要先约定好算法参数（algorithm parameters):一个素数p作为模数，一个素数g作为基数(g也称为“生成元”）。这两个算法参数是可以对外公开滴。

对于张三而言，需要先想好一个秘密的自然数a作为私钥（不能公开），然后计算A = g/a mod p作为自己的公钥(可以公开)。

对李四而言也类似，先想好一个秘密的自然数b作为私钥〈不能公开)，然后计算 B= gAb mod p作为自己的公钥(可以公开)。

张三和李四互相交换各自的公钥。
然后张三计算出k = B/a mod p，李四计算出k = ANb mod p

好处:
张三和李四分别计算出来的k必定是一致的
张三和李四都无法根据已知的数来推算出对方的私钥（张三无法推算出 b，李四无法推算出 a）
对于一个旁观者（偷窥者），虽然能看到p，g，A，B，但是无法推算出 a和 b(就是说，旁观者无法推算出双方的私钥)，自然也无法推算出 k

CA证书认证流程：

在这里插入图片描述

1、申请认证（证书）

  • 服务端 S向第三方权威机构CA申请证书，服务器 S先生成公钥和私钥对
  • 确认信息里面绑定我们当前使用哪个域名，以及申请者以及公钥
  • 生成请求文件.csr（csr是我们服务端 S向CA提交申请的文件）注意：提交信息里不包含私钥

2、审核信息

  • CA收到服务端 S发送的信息先去审核（CA 通过线上、线下等多种手段验证申请者提供信息的真实性）

  • 审核通过，CA 会向申请者签发认证文件-证书。

  • 证书包含以下信息：申请者公钥、申请者的组织信息和个人信息、签发机构 CA 的信息、有效时间、证书序列号等信息的明文，同时包含一个签名

3、签发证书

  • 签名证书里的 明文信息 通过哈希算法加密 ------->摘要1（注意：这个就是后面的摘要1）

  • CA机构会产生一对公钥和私钥，用私钥对信息（摘要1）加密，拿到了一个签名

  • <签名>和<明文信息>组成了 |证书| ，把这个证书发给服务器

4、返回证书

  • 服务器 S把CA证书发送给客户端 C

5、验证证书

客户端会内置信任 CA 的证书信息(包含公钥)，如果CA不被信任，则找不到对应 CA 的证书，证书也会被判定非法。

  • 客户端 C 利用对应 CA 的公钥解密签名数据，拿到了摘要1

  • 客户端 C 读取证书中的相关的明文信息，采用哈希算法加密得到信息摘要2

  • 对比证书的信息摘要，如果一致，则可以确认证书的合法性，即公钥合法

  • 然后提取出 公钥pub_server

  • 通过这一步客户端认可了服务器，拿到了服务器的公钥

在这个过程注意几点：

1.申请证书不需要提供私钥，确保私钥永远只能服务器掌握；

2.证书的合法性仍然依赖于非对称加密算法，证书主要是增加了服务器信息以及签名；

3.内置 CA 对应的证书称为根证书，颁发者和使用者相同，自己为自己签名，即自签名证书；

4.证书=公钥+申请者与颁发者信息+签名；