14 公开密钥基础设施(PKI)技术研究与应用
第14章 PKI原理与应用_y
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PKI概念 认证机构CA 数字证书 PKI的应用 PKI的发展
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14.1 PKI概念
• PKI利用数字证书标识密钥持有人的身份，通过对 密钥的规范化管理，为组织机构建立和维护一个可 信赖的系统环境，透明地为应用系统提供身份认证、 数据保密性和完整性、抗抵赖等各种必要的安全保 障，满足各种应用系统的安全需求。
• (4) 一个典型的全国性CA如图14.5所示。
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14.1.3 PKI的组成
• PKI公钥基础设施体系主要由密钥管理中心、 CA认证机构、RA注册审核机构、证书/CRL发 布系统和应用接口系统五部分组成，其功能结构 如下所示：
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14.1.3 PKI的组成
• 1．密钥管理中心（KMC）：密钥管理中心向CA服务 提供相关密钥服务，如密钥生成、密钥存储、密钥备份、 密钥托管与恢复等。 • 2．CA认证机构(Certification Authority) ：CA认证 机构是PKI公钥基础设施的核心，它主要完成生成/签 发证书、生成/签发证书撤销列表（CRL）、发布证书 和CRL到目录服务器、维护证书数据库和审计日志库 等功能。 • 3．RA注册审核机构(Registration Authority)：RA 是数字证书的申请、审核和注册中心。它是CA认证机 构的延伸。在逻辑上RA和CA是一个整体，主要负责提 供证书注册、审核以及发证功能。
• 5.应用接口系统：应用接口系统为外界提供使用PKI安 全服务的入口。应用接口系统一般采用API、 JavaBean、COM等多种形式。
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14.1.3 PKI的组成
• 一个典型、完整、有效的PKI应用系统至少应具有以下 部分：
公钥基础设施(PKI)的原理与应用
公钥基础设施（PKI）的原理与应用作者：数计系计科本091班林玉兰指导老师：龙启平摘要：安全是网络活动最重要的保障,随着Internet的发展，网络安全问题越来越受到人们的关注。
网络交易活动面临着诸如黑客窃听、篡改、伪造等行为的威胁，对重要的信息传递和控制也非常困难，交易安全无法得到保障，一旦受到攻击，就很难辨别所收到的信息是否由某个确定实体发出的以及在信息的传递过程中是否被非法篡改过。
而PKI技术是当前解决网络安全的主要方式之一，本文以PKI技术为基础，详细列举了公钥基础设施基本组成，PKI系统组件和PKI所提供的服务，并介绍了PKI技术特点与应用举例。
关键词：PKI，公钥，认证，网络安全。
一：什么叫公钥基础设施（PKI）？公钥基础设施（PKI）是当前解决网络安全的主要方式之一。
PKI技术是一种遵循既定标准的密钥管理平台，它的基础是加密技术，核心是证书服务，支持集中自动的密钥管理和密钥分配，能够为所有的网络应用提供加密和数字签名等密码服务及所需要的密钥和证书管理体系。
简单来说PKI就是利用公开密钥理论和技术建立提供安全服务的、具有通用性的基础设施，是创建、颁发、管理、注销公钥证书所涉及的所有软件、硬件集合体，PKI可以用来建立不同实体间的“信任”关系，她是目前网络安全建设的基础与核心。
在通过计算机网络进行的各种数据处理、事务处理和商务活动中，涉及业务活动的双方能否以某种方式建立相互信任关系并确定彼此的身份是至关重要的。
而PKI就是一个用于建立和管理这种相互信任关系的安全工具。
它既能满足电子商务、电子政务和电子事务等应用的安全需求，又可以有效地解决网络应用中信息的保密性、真实性、完整性、不可否认性和访问控制等安全问题。
二：公钥基础设施（PKI）系统的组成PKI一般包括以下十个功能组件：1、认证中心（CA）认证中心（CA）是PKI的核心组成部分，是证书签发的机构，是PKI应用中权威的、可信任的、公正的第三方机构。
公钥基础设施PKI介绍
IDEA ( International Data Encryption Algorithm) 它是一种使用128bit密钥以64bit分组 为单位加密数据的分组密码。IDEA的分 组长度足够的长，可以阻止统计分析;另 外，它的密钥长度足够长，可以防止穷 举式密钥搜索;再者它有更好的扰乱性和 扩散性。
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优点:效率高、算法简单、计算开销小，适 合加密大量数据。
缺点:密钥分配问题 eg: A与B两人之间的密钥必须不同于A和C 两人之间的密钥，在有1000个用户的团体中， A需要保持至少999个密钥(更确切的说是 1000个，如果她需要留一个密钥给他自己加 密数据)。对于该团体中的其它用户，此种 倩况同样存在。所以N个用户的团体需要 N2/2个不同的密钥。
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单向函数散列算法
单向散列函数算法也称为报文摘要函数 算法，它是使用单向的散列(Hash)函数，它 是从明文到密文的不可逆函数，也就是说只 能加密不能还原。单向散列函数H作用于任 意长度的信息M，返回一个固定长度128-256 的大数散列值(也称摘要信息)h =H(M) 。
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特征
计算的单向性:给定M和H，求h =H(M)容易， 但反过来给定h和H,求M=H-1(h)在计算上是不可 行的。
在应用层上对信息进行加密的算法或对消息 来源进行鉴别的协议已有多年的研究。但在传 统的基于对称密钥的加密技术中，密钥的分发 的问题一直没有得到很好的解决。并对电子商 务、安全电子邮件、电子政务等新的安全应用， 传统技术基于共享密钥的鉴别协议对通信主体 的身份认证也没有很好的解决。
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针对上述问题，世界各国经过多年的研究， 初步形成一套完整的Internet安全解决方案，即目 前被广泛采用的PKI技术。PKI技术采用证书管理 公 钥 ， 通 过 第 三 方 的 可 信 任 机 构 — 认 证 中 心 CA
PKI体系
公钥基础设施PKI技术与应用发展公钥基础设施PKI技术与应用发展一、概述PKI是“Public Key Infrastructure”的缩写，意为“公钥基础设施”。
简单地说，PKI技术就是利用公钥理论和技术建立的提供信息安全服务的基础设施。
公钥体制是目前应用最广泛的一种加密体制，在这一体制中，加密密钥与解密密钥各不相同，发送信息的人利用接收者的公钥发送加密信息，接收者再利用自己专有的私钥进行解密。
这种方式既保证了信息的机密性，又能保证信息具有不可抵赖性。
目前，公钥体制广泛地用于CA认证、数字签名和密钥交换等领域。
PKI似乎可以解决绝大多数网络安全问题，并初步形成了一套完整的解决方案，它是基于公开密钥理论和技术建立起来的安全体系，是提供信息安全服务的具有普适性的安全基础设施。
该体系在统一的安全认证标准和规范基础上提供在线身份认证，是CA认证、数字证书、数字签名以及相关安全应用组件模块的集合。
作为一种技术体系，PKI可以作为支持认证、完整性、机密性和不可否认性的技术基础，从技术上解决网上身份认证、信息完整性和抗抵赖等安全问题，为网络应用提供可靠的安全保障。
但PKI绝不仅仅涉及到技术层面的问题，还涉及到电子政务、电子商务以及国家信息化的整体发展战略等多层面问题。
PKI作为国家信息化的基础设施，是相关技术、应用、组织、规范和法律法规的总和，是一个宏观体系，其本身就体现了强大的国家实力。
PKI的核心是要解决信息网络空间中的信任问题，确定信息网络空间中各种经济、军事和管理行为主体（包括组织和个人）身份的惟一性、真实性和合法性，保护信息网络空间中各种主体的安全利益。
公钥基础设施(PKI)是信息安全基础设施的一个重要组成部分，是一种普遍适用的网络安全基础设施。
PKI是20世纪80年代由美国学者提出来了的概念，实际上，授权管理基础设施、可信时间戳服务系统、安全保密管理系统、统一的安全电子政务平台等的构筑都离不开它的支持。
数据加密技术＼PKI技术与应用
数据加密技术＼PKI技术与应用[摘要] Internet 技术的普及使用,使得大量的信息必须在网络上进行传输和交换,网络与系统的安全与保密也因此而显得越来越重,论文中给出了两类数据加密技术及PIK技术,并简要介绍了PIK技术的应用。
[关键词] 数据加密DES算法RAS算法公钥PIK技术一、引言目前,Internet已遍及全球,为用户提供了多样化的网络与信息服务,网络信息系统在各行各业发挥了越来越大的作用,各种完备的网络信息系统,使得秘密信息高度集中于计算机中并在网络中进行频繁的信息交换,网络与信息系统的安全与保密问题因此显得越来越重要。
本文描述了两类数据加密技术和建立在公钥理论之上的PIK技术,并对PIK 技术的应用作了简单介绍。
二、数据加密技术数据加密是通过各种网络进行安全的信息交换的基础。
通过数据加密可以实现以下安全服务:(1)机密性:保护被传输的数据免受被动攻击,保护通信量免受分析;(2)鉴别:确保一个通信是可信的;(3)完整性:确保数据在传输过程中没有冗余、插入、篡改、重排序或延迟,也包括数据的销毁;(4)不可抵赖:防止发送方或接收方抵赖所传输的消息;(5)访问控制:限制和控制经通信链路对主机系统和应用程序进行访问的能力;(6)可用性:加密技术按照密钥的使用数量分为常规加密技术和公开密钥加密技术。
常规加密技术基于替代和置换技术,其算法是对称的,通信双方的加密密钥和解密密钥是相同的。
在设计加密算法时,为了保证安全性,首先,加密算法必须足够强大,使得仅根据密文就能破译是不可能的,其次,必须保证密钥的安全性,并定期改变密钥,常规加密算法速度快,被广泛使用。
经典的算法有DES及其各种变形(如Triple DES),IDEA,Blowfish,RC4、RC5以及CAST-128等。
在众多的对称加密算法中,最重要的是DES。
公开密钥加密技术基于数学函数,是非对称的,采用两个不同的密钥——公钥和私钥,公钥公开,私钥保密。
公钥基础设施(PKI)的作用
公钥基础设施（PKI）的作用公钥基础设施（PKI）是一种加密技术体系，用于确保网络通信的安全性和可信性。
其作用包括建立和管理密钥、数字证书和数字签名等，为信息安全提供了重要的基础支持。
本文将介绍PKI的概念、功能以及在现代社会中的广泛应用。
一、概述PKI是一种安全基础设施，用于确保通信数据的机密性、完整性和认证性。
它包含了加密算法、数字证书、证书颁发机构（CA）和注册机构（RA）等组件，通过这些组件协同工作，实现了保护网络通信的目标。
二、功能1. 机密性保护：PKI通过使用公钥和私钥配对来实现信息的机密性保护。
发送方使用接收方的公钥将信息加密，只有接收方拥有与其对应的私钥，才能解密信息。
2. 完整性保护：PKI使用数字签名技术来保护数据的完整性。
发送方使用私钥对信息进行签名，接收方使用发送方的公钥来验证数字签名，以确保数据在传输过程中没有被篡改。
3. 身份认证：PKI通过数字证书来验证用户的身份。
数字证书中包含用户的公钥和一些身份信息，由可信的证书颁发机构进行签名和发布。
使用者可以通过验证数字证书的合法性，来确认通信双方的身份。
4. 密钥交换：PKI可以实现安全的密钥交换，确保通信双方的密钥不被窃取或篡改。
通过使用公钥加密算法，通信双方可以在不安全的网络中安全地交换密钥。
三、应用1. 电子商务：PKI在电子商务领域的应用非常广泛。
用户可以通过数字证书进行身份验证，并使用数字签名保护交易的机密性和完整性。
此外，PKI还可以提供交易双方之间的安全通信渠道。
2. 电子政务：PKI可用于政府机构与公民之间的安全通信和身份认证。
通过数字证书的应用，政府机构可以确保公民身份的准确性，并保证与公民之间的信息交互的安全性。
3. 敏感数据保护：PKI对于保护敏感数据的安全性至关重要。
银行、金融机构等行业可以使用PKI来保护客户的个人账户信息和交易数据，从而防止黑客攻击和数据泄露。
4. 远程访问和虚拟专用网络（VPN）：PKI可用于远程访问和VPN连接的安全性保障。
PKI技术及其发展应用
PKI技术及其发展应用PKI（Public Key Infrastructure，公钥基础设施），是一种基于非对称加密技术的安全体系，用于确保网络通信的机密性、完整性和身份认证。
PKI技术的发展应用范围广泛，包括数字证书、数字签名、SSL/TLS协议、电子邮件安全等。
PKI技术的核心是公钥和私钥的配对使用。
私钥只有持有者知道，用于数据的加密和数字签名；公钥可以公开，用于数据的解密和验证签名。
通过公钥加密，发送者可以将数据安全地传输给接收者，只有接收者使用其私钥才能解密数据。
而通过私钥签名，发送者可以确保数据的完整性和真实性，接收者可以通过发送者的公钥验证签名。
1.数字证书：数字证书是PKI体系中最重要的组成部分。
数字证书通过授权机构（CA）签发，用于确认公钥和身份的关联性。
证书中包含公钥、持有者的身份信息等，由CA对这些信息进行签名。
通过验证证书，用户可以确认数据的真实性和完整性，从而确保通信的安全。
2.数字签名：数字签名是PKI技术中的一项重要应用，用于验证数据的真实性和完整性。
发送者使用私钥对数据进行签名，接收者使用发送者的公钥验证签名。
如果数据在传输过程中被篡改，验证过程将失败。
数字签名被广泛应用于电子合同、电子交易等场景，以确保数据的可靠性。
3. SSL/TLS协议：SSL（Secure Sockets Layer）和TLS（Transport Layer Security）是一种基于PKI的安全传输协议。
通过使用数字证书和非对称加密，SSL/TLS协议可以确保网络通信的安全性。
SSL/TLS协议被广泛应用于网上银行、电子商务等需要保护用户隐私和数据安全的场景。
4.电子邮件安全：PKI技术可以用于确保电子邮件的机密性和完整性。
通过使用数字证书和加密算法，可以对邮件内容进行加密，防止被窃听和篡改。
同时，数字签名可以确保邮件的真实性和完整性。
1.长期可信性：PKI技术的可信性依赖于授权机构（CA）。
pki技术的基本原理及常规应用
pki技术的基本原理及常规应用PKI技术的基本原理及常规应用一、PKI技术的概念PKI技术是公钥基础设施（Public Key Infrastructure）的缩写，是一种安全通信机制。
它通过使用非对称加密算法和数字证书来确保通信的机密性、完整性和可信度。
PKI技术包括公钥加密、数字签名、证书管理等多个方面。
二、PKI技术的基本原理1. 公钥加密公钥加密是指使用公钥对数据进行加密，只有私钥才能解密。
在此过程中，发送方需要获取接收方的公钥，并使用该公钥对数据进行加密。
接收方收到数据后，使用自己的私钥进行解密。
2. 数字签名数字签名是指将消息摘要与发送者的私钥进行加密生成签名，并将该签名与消息一起发送给接收者。
接收者可以使用发送者的公钥来验证签名是否正确，从而确保消息没有被篡改过。
3. 证书管理证书管理是指建立一个可信任的第三方机构（CA）来颁发数字证书，以确保公钥和实体之间的关系可信。
数字证书包含了实体（如个人或组织）和其对应公钥信息，并由CA进行签名认证。
三、PKI技术的常规应用1. 数字证书数字证书是PKI技术的核心，它可以用于各种场景，如SSL/TLS协议中的HTTPS，VPN连接等。
数字证书还可以用于身份认证、电子邮件签名和加密等。
2. 数字签名数字签名可以用于文件和数据的完整性验证，确保数据没有被篡改。
数字签名还可以用于电子合同、电子票据等场景。
3. 数字信封数字信封是指将数据进行加密，并将加密后的数据和接收者公钥一起发送给接收者。
接收者使用自己的私钥进行解密，从而确保通信内容机密性和完整性。
4. VPN连接VPN连接是指通过公共网络建立安全通信隧道，以实现远程访问。
PKI技术可以在VPN连接中使用数字证书进行身份验证和加密通信。
5. 身份认证PKI技术可以用于实现用户身份认证，如在网银系统中使用数字证书进行用户身份认证。
四、总结PKI技术是一种安全通信机制，它通过公钥加密、数字签名和证书管理等多个方面来确保通信的机密性、完整性和可信度。
公钥基础设施PKI篇
公钥基础设施PKI篇PKI概述企业生意成功与否在很大程度上取决于该企业是否拥有一个安全可靠的网络系统。
目前大多数企业的IT管理人员都为其企业的网络系统采取了某种形式的加密和认证方案。
许多企业的网络管理人员正在利用Web向企业提供安全的Internet商务、虚拟专用网络(VPN)以及远程认证服务,以使其远地雇员拥有对企业网络的存取能力。
然而,当前的大多数安全技术(例如用户名和口令、一次性口令以及双向鉴别)并不适合企业的安全需求,而且这些传统的技术通常需要互不相同的维护与管理措施。
目前,越来越多的企业需要利用网络与其分布在世界各地的分支机构及远地雇员相连,因此它们需要采取最有效的安全手段以保护企业资源。
然而安全防范措施的加强同时也引发了更多额外的管理工作。
值得庆幸的是,公共密钥基础设施(PKI)可帮助企业解决这一难题,它可帮助企业建立一个安全可靠的网络管理系统。
PKI是一种易于管理的、集中化的网络安全方案。
它可支持多种形式的数字认证: 数据加密、数字签字、不可否认、身份鉴别、密钥管理以及交叉认证等。
PKI可通过一个基于认证的框架处理所有的数据加密和数字签字工作。
PKI 标准与协议的开发迄今已有15年的历史,目前的PKI已完全可以向企业网络提供有效的安全保障。
在运行机理上，有近50种有关PKI的标准在过去的15年中得以统一,供应商们的不懈努力较好地解决了其后端数据库的互操作能力。
一个PKI由众多部件组成,这些部件共同完成两个主要功能:为数据加密和创建数字认证。
服务器(即后端)产品是这一系统的核心,这些数据库管理着数字认证、公共密钥及专用密钥(分别用于数据的加密和解密)。
CA(Certificate Authority,认证权威)数据库负责发布、废除和修改X.509数字认证信息,它装有用户的公共密钥、证书有效期以及认证功能(例如对数据的加密或对数字签字的验证)。
为了防止对数据签字的篡改,CA在把每一数字签字发送给发出请求的客户机之前,需对每一个数字签字进行认证。
PKI 基础设施安全技术研究与应用
PKI 基础设施安全技术研究与应用PKI（公钥基础设施）是一种用于确保信息安全的加密技术。
其基本原理是利用公钥与私钥两个密钥来进行加密和解密。
公钥是公开的，而私钥必须保密。
PKI 技术广泛应用于电子商务、银行业务、电子政务等领域。
本文将介绍 PKI 基础设施安全技术及其应用。
一. PKI 基础设施安全技术1. 公钥密码学公钥密码学是 PKI 基础设施的核心之一。
其基本原理是使用一对不同的密钥：一个公钥和一个私钥。
公钥可以公开，但私钥必须保密。
利用这两个密钥，可以进行加密和解密操作。
2. 数字证书与数字证书认证机构（CA）数字证书是基于 PKI 技术的一个重要组成部分。
数字证书用于验证身份和信任。
数字证书包含了公钥、身份信息等信息，类似于身份证。
数字证书认证机构（CA）是负责验证数字证书和签发数字证书的机构。
CA 会对申请数字证书的机构，进行审核和验证身份等工作，并将签发数字证书。
3. 数字签名数字签名是基于 PKI 技术的一种验证方法。
数字签名和手写的签名类似，也是用于验证文档的完整性和真实性。
数字签名使用私钥来签名，使用公钥来验证签名是否有效。
4. SSL/TLSSSL（安全套接字层）和 TLS（传输层安全）是基于 PKI 技术的一种应用层协议。
其主要作用是保护 Web 浏览器与 Web 服务器之间的通信安全。
SSL/TLS 利用PKI 技术来实现数字证书的验证、数据加密和解密等操作。
二. PKI 基础设施安全技术的应用1. 电子商务PKI 技术在电子商务中扮演了重要的角色。
通过数字证书、数字签名和 SSL/TLS 等技术，可以确保电子商务中的数据安全、交易的真实性和完整性等问题。
2. 银行业务银行业务也是 PKI 技术的一个重要应用领域。
数字证书和数字签名等技术，可以确保银行业务中的身份验证、消息加密和防止篡改等问题。
3. 电子政务随着信息技术的不断发展，电子政务已经成为了现代政务服务的重要方式。
PKI技术发展与应用初探
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计 算 机 和 网络 技 术 的应 用 已经 成 为 现 代社 会必 不 可 缺 的 一部 分 ， 们 已经 开 始 习惯 于通 过 各 种 先 进 的 通信 手段 传递 重 要 的数 人 据、 图像 和话 音 等 信 息 进 行 各种 交流 ， 络 给人 们 的 Ｔ作 和 ｑ 活 带 来 了诸 多 的便 利 。然 而 ， 联 网所 具 有 的 广 泛性 ． 放性 和 匿 网 ｉ 由于 开
公钥基础设施 PKI及其应用
公钥基础设施PKI及其应用PKI-公钥基础设施对称加密算法相同的密钥做加密和解密DES,3-DES,CAST,RC4,IDEA,SSF33,AES加解密速度快，适合大量数据的加密，极强的安全性，增加密钥长度增强密文安全缺点用户难以安全的分享密钥，扩展性差，密钥更新困难，不能用以数字签名，故不能用以身份认证非对称加密算法——公钥算法公私钥对公钥是公开的私钥是由持有者安全地保管用公私钥对中的一个进行加密，用另一个进行解密用公钥加密，私钥解密用私钥签名，公钥验证公钥不能导出私钥发送方用接受方的公钥加密接受方用其私钥解密我国已发布了中国数字签名法签名原理发送方用其私钥进行数字签名接受方用发送方的公钥验证签名RSA,DSA,ECC,Diffie-Hellman优点参与方不用共享密钥扩展性很好实现数字签名缺点慢，不适合大量数据的加解密解决：结合对称密钥算法RSA,ECC同时支持加密和签名密钥和证书管理生命周期X509证书格式，DN,serial,valid date,CRL,public key,extensions,CA digital signature数字证书的验证证书黑名单CRL双证书签名证书密钥只作签名用私钥用户自己保管加密证书密钥做数据加密用私钥应由PKI统一管理CA安全管理证书管理中心策略批准证书签发证书撤消证书发布证书归档密钥管理中心生成恢复更新备份托管证书生命周期申请产生发放查询撤消CA交叉验证应用及证书种类email证书，SET证书，模块签名WEB浏览器证书，WEB服务器证书VPN证书公钥加密是IT安全最基本的保障数字签名身份认证，数字完整，不可抵赖数据加密第1章概述1.1 信息安全的发展趋势1.2 现今的电子商务和电子政务的安全1.3 电子商务、电子政务的安全需求1.3.1 安全策略就是实时计算机信息系统的安全措施及安全管理的知道思想，是在计算机信息系统内，用于所有与安全活动先关的一套规则。
公开密钥基础设施PKI介绍
版本（Version）: v3
序列号（Serial No）: 001b6f945h75
证书扩展项（Certificate Extensions）
证书关键用途（Key Usage）:
digitalSignature
算法标识（Algorithms）: MD5 RSA
dataEncipherment keyCertSign
是一个包括硬件、软件、人员、策略和规程的集合， 用来实现基于公钥密码体制的密钥和数字证书的产生 、管理、存储、分发和撤销等功能。
如同电力基础设施为家用电器提供电力一样，PKI为各 种应用提供安全保障，提供网络信任基础。
CA：认证权威机构
签发管理数字证书 是PKI的核心
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非对称加密与解密
公开密钥
公开密钥基础设施（PKI）介绍
网络存在的典型安全隐患
篡改
网络
窃听
冒名传送 否认传送用户甲假冒？ Nhomakorabea2
用户乙
信息安全要素举例
1.1你是谁?
1.1我是Rick.
1.2怎么确认你就是你?
1.2 口令是1234.
鉴别
2. 我能干什么? Internet/Intranet
授权
2.你能干这个,不能干那个.
机密性 应用系统
3.如何让别人无法偷听?
3. 我有密钥?
完整性
4.如何保证不能被篡改?
防抵赖
4.别怕,我有数字签名.
Rick Mary
5.我有你的罪证.
5.我偷了机密文件,我不承认.
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应用系统安全性需求和典型攻击
机密性
数据传输、存储加密 窃听、业务流分析
完整性
数据和系统未被未授权篡改或者损坏 篡改、重放、旁路、木马
安全加密与公钥基础设施(PKI)
安全加密与公钥基础设施（PKI）在当今信息化社会中，数据的安全性成为一个重要的问题。
为了保护机密信息的安全，人们广泛应用加密技术。
而公钥基础设施（PKI）作为一种重要的加密解决方案，不仅仅用于身份验证和加密通信，还扮演着确保数据完整性和不可篡改性的关键角色。
一、PKI的基本概念和原理PKI是一种在网络环境下建立信任和保证安全的框架。
它由数字证书机构（CA）、注册机构和证书存储库等组成。
PKI使用非对称加密算法，即公钥加密和私钥解密的方式，以保证加密通信的安全性。
PKI的基本原理如下：首先，数字证书机构作为可信第三方，负责颁发数字证书。
数字证书包含了用户的公钥和一些其他身份信息，同时由数字证书机构使用私钥签名，以确保证书的真实性和有效性。
其次，用户使用公钥加密数据，并将加密数据与数字签名一起发送给目标用户。
目标用户使用自己的私钥解密数据，并通过验证数字签名来确认发送者的身份和数据的完整性。
二、PKI在网络通信中的应用PKI在网络通信中扮演着重要的角色。
它不仅仅用于身份验证，还可以保证数据的保密性、完整性和不可篡改性。
1. 身份验证：PKI通过数字证书来验证用户的身份。
在网络通信中，用户可以通过数字证书机构颁发的数字证书来证明自己的身份。
这样的验证方式远比传统的用户名和密码更加安全可靠。
2. 数据加密：PKI使用非对称加密算法，为数据传输提供了强大的加密保护。
用户使用目标用户的公钥对数据进行加密，只有目标用户的私钥可以解密，从而保证了数据的机密性。
3. 数字签名：PKI通过数字签名来保证数据的完整性和不可篡改性。
发送者使用私钥对数据进行签名，接收者使用发送者的公钥进行验证。
如果签名验证通过，则说明数据没有被篡改。
4. 数字证书撤销：PKI可以通过证书撤销列表（CRL）或在线证书状态协议（OCSP）来撤销数字证书。
当数字证书机构发现证书有误或用户私钥丢失时，可以及时撤销证书，避免证书被恶意使用。
三、PKI的优势和挑战PKI作为一种广泛应用的加密解决方案，具有许多优势和挑战。
公钥基础设施PKI技术与应用发展
⼀、概述 PKI是“Public Key Infrastructure”的缩写，意为“公钥基础设施”。
简单地说，PKI技术就是利⽤公钥理论和技术建⽴的提供信息安全服务的基础设施。
公钥体制是⽬前应⽤最⼴泛的⼀种加密体制，在这⼀体制中，加密密钥与解密密钥各不相同，发送信息的⼈利⽤接收者的公钥发送加密信息，接收者再利⽤⾃⼰专有的私钥进⾏解密。
这种⽅式既保证了信息的机密性，⼜能保证信息具有不可抵赖性。
⽬前，公钥体制⼴泛地⽤于CA认证、数字签名和密钥交换等领域。
PKI似乎可以解决绝⼤多数络安全问题，并初步形成了⼀套完整的解决⽅案，它是基于公开密钥理论和技术建⽴起来的安全体系，是提供信息安全服务的具有普适性的安全基础设施。
该体系在统⼀的安全认证标准和规范基础上提供在线⾝份认证，是CA认证、数字证书、数字签名以及相关安全应⽤组件模块的集合。
作为⼀种技术体系，PKI可以作为⽀持认证、完整性、机密性和不可否认性的技术基础，从技术上解决上⾝份认证、信息完整性和抗抵赖等安全问题，为络应⽤提供可靠的安全保障。
但PKI绝不仅仅涉及到技术层⾯的问题，还涉及到电⼦政务、电⼦商务以及国家信息化的整体发展战略等多层⾯问题。
PKI作为国家信息化的基础设施，是相关技术、应⽤、组织、规范和法律法规的总和，是⼀个宏观体系，其本⾝就体现了强⼤的国家实⼒。
PKI的核⼼是要解决信息络空间中的信任问题，确定信息络空间中各种经济、军事和管理⾏为主体（包括组织和个⼈）⾝份的惟⼀性、真实性和合法性，保护信息络空间中各种主体的安全利益。
公钥基础设施(PKI)是信息安全基础设施的⼀个重要组成部分，是⼀种普遍适⽤的络安全基础设施。
PKI是20世纪80年代由美国学者提出来了的概念，实际上，授权管理基础设施、可信时间戳服务系统、安全保密管理系统、统⼀的安全电⼦政务平台等的构筑都离不开它的⽀持。
数字证书认证中⼼CA、审核注册中⼼RA(Registration Authority)、密钥管理中⼼KM(Key Manager)都是组成PKI的关键组件。
14公开密钥设施PKI
X509证书结构
Signature Algrithm标识了被该认证中心签发的数字证书所 使用的数字签名算法。算法标识是一个国际性标准组织（如 ISO）登记的标准算法，它标明了数字签名所使用的公钥算法 和摘要算法。举例说明:
md2WithRSAEncryption 表示公钥算法是RSA,摘要算法是 md2.
版本
V3
序列号
1234567890
签名算法标识（算法、参数） RSA 和 MD5
签发者
c=CN，o=JIT-CA
有效期（起始日期、结束日期） 01/08/00-01/08/07
主体
主体公钥信息（算法、参数、 公开密钥） 发证者唯一标识符
c=CN ， o=SX Corp ， cn=John Doe 56af8dc3a4a785d6ff4 /RSA/SHA Value
为了解决这些安全问题，采用公钥基础设施 （Pubic Key Infrastructure简称PKI）。
CA 机 构 ， 又 称 为 证 书 授 证 (Certificate Authority)中心，是PKI的核心。CA是受一个或 多个用户信任，提供用户身份验证的第三方机构， 承担公钥体系中公钥的合法性检验的责任。
13
PKI的构成
档案库是一个被用来解决将来争执的信息 库，为CA承担长期存储文档信息的责任。
档案的主要任务是储存和保护充足的信息 来决定在一份旧的文档中数字签名是可以 信任的。
14
PKI的构成
PKI用户是使用PKI的组织或者个人，但是 他们不发布证书。
PKI的用户一般来源于2种：证书持有者和 证书依赖方。
4
信任模式
信任定义：实体A认定实体B将严格地按A所 期望的那样行动，则A信任B。这里我们称A 是信任者，B是被信任者。
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PKI的问题
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OIS
成功的PKI需要全范围的培训 成功的PKI需要全范围的培训
• 概念和模型比较复杂 • 管理员必须正确配置PKI系统 管理员必须正确配置PKI系统 • 用户必须会保护他的私钥 • 验证证书，拒绝？无效？不匹配？ 验证证书，拒绝？无效？不匹配？ • 使用PKI的应用系统也需要培训 使用PKI的应用系统也需要培训
– X.509 V3, extension 使用问题
• 桥CA解决问题，有许多问题需要解决 CA解决问题， 解决问题 • 目录的互操作问题（协议，信息组织和安排） 目录的互操作问题（协议，信息组织和安排） • API(应用程序编程接口)的互操作问题 API(应用程序编程接口 应用程序编程接口)
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• 联邦PKI开发 联邦PKI开发
– FBAC实验环境中演示，(Immature Solution) FBAC实验环境中演示， 实验环境中演示
• ACES,in the early phases on implementation
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– 2000年11月，7个定单，2个机构免费证书 2000年11月 个定单，
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完成全部PKI系统 完成全部PKI系统
• 原形系统网上测试，网址： 原形系统网上测试，网址： • 从Web RA到CA到资料库 RA到CA到资料库 • IIS服务器证书（科技部国家重点实验室 IIS服务器证书（ 服务器证书 网站） 网站） • 全面兼容包括IE、Outlook Express的签 全面兼容包括IE、 Express的签 名、加密
– 承受攻击
• TCP/IP协议接口子系统 TCP/IP协议接口子系统 • 密钥保护卡 • 证书查看系统/客户应用系统 证书查看系统/ • Oracle与SQL数据库接口系统 Oracle与SQL数据库接口系统
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存在的问题
• 示范工程问题：资金与政府的支持 示范工程问题： • 政策问题：密码政策/地方保护 政策问题：密码政策/ • 低端产品宣传与推广
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完成体系建模工作
• PKI组件模型 PKI组件模型 • PKI应用模型 PKI应用模型 • 实现模型
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LoisPKI系统结构 LoisPKI系统结构
DBA PAC RAA CA RAA TAA RAA DBA Query Server Repository
实体 实体
我们的成果
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PKI实施模型 PKI实施模型
策略 身份标识 私钥与公钥
PKI证书 PKI证书 PKI证书
PKI实体
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我们的成果
CA（入侵容忍） 入侵容忍）
离线部件 在线部件
RA 资料库
DBA RAA
Key Center Share Sever Share Sever Share Sever Share Sever Share Sever
OIS
什么是公开密钥基础设施( 什么是公开密钥基础设施(PKI)
• PKI是硬件、软件、策略和人组成的系 PKI是硬件、软件、 是硬件 当完全并且正确的实施后， 统，当完全并且正确的实施后，能够提 供一整套的信息安全保障， 供一整套的信息安全保障，这些保障对 保护敏感的通信和交易是非常重要的 • PKI是一个用公钥概念与技术来实施和 PKI是一个用公钥概念与技术来实施和 提供安全服务的普遍适用的安全基础设 施
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PKI的问题
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PKI需要什么（PKI中的问题 PKI需要什么（PKI中的问题） 中的问题） 需要什么
• 高安全性的保障 • 一个合理科学的组件结构 • 一个合理简单的应用结构 • 一个科学简单的运行结构 • 一种简单的实现
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Combiner1
Combiner2
广播信道B2 Share Server1 Share Server2 Share Server3 Share Server4 Share Server5 Share Server6
广播信道B1
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RA Agency
• 600 out of 9000-10000 9000-
– $200一个证书 $200一个证书
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PKI的问题
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安全策略制定的困难
• 隐私保护 • 维护保证（信用）级别 维护保证（信用） • 加密密钥恢复 • 长时间数据（证据）保护 长时间数据（证据）
Cl RA F2F RA
TA Web RA
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VPN RA
我们的成果
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SKLOIS PKI运行模型 PKI运行模型
安全操作员 实体管理员 实体 应用 实体 实体
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电子 目录
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与国际上典型方案的比较
• 原理简单，安全性容易证明 原理简单， • 通用性强，对参数无任何限制 通用性强， • 操作透明，自治的管理和调整 操作透明， • 容错容余，不需额外的设置，在线更换 容错容余，不需额外的设置， • 高效率=1， 高效率=1， Stanford=t,CertCo=t,IBM=2t
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我们的成果
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主要成果
• 一套完善自主产权的PKI系统 一套完善自主产权的PKI系统 • 申请发明专利6个 申请发明专利6 • 发表文章56篇 发表文章56篇 • 出版著作8本（包括译） 出版著作8 包括译） • 2000万技术转让合同，示范工程以南宁 2000万技术转让合同， 万技术转让合同 国家级） （国家级）高新区名义报广西科技厅
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公开密钥基础设施（PKI） 公开密钥基础设施（PKI） 技术研究与应用
报告人：荆继武 报告人：
信息安全国家重点实验室
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汇报提纲
• PKI介绍 PKI介绍 • PKI的问题 PKI的问题 • 我们的成果 • 存在的问题
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安全PKI应用 安全PKI应用VPN与验证开关 应用VPN与验证开关
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自主产权的基础系统
• 自主产权的PKI专用Web系统 自主产权的PKI专用 专用Web系统
Combiner
Combiner
我们的成果
L 资料仓库(入侵容忍的Repository) 资料仓库(入侵容忍的Repository)
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Internet
Oracle
CA
查询服务器
SQL Server
证书查询者
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我们的成果
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入侵容忍技术
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解决的问题
– k=10，t=3时，方程个数120个，变量11个 k=10，t=3时 方程个数120个 变量11个
• Combiner的方程求解问题 Combiner的方程求解问题 • Combiner 与Share Server的合谋攻击问题 Server的合谋攻击问题 • Combiner的安全条件与证明 Combiner的安全条件与证明 • Combiner的安全条件搜索算法 Combiner的安全条件搜索算法 • Combiner的数量问题 Combiner的数量问题 • 效率问题
• 非常严重的互操作问题 • 应用的初期，技术和标准仍在发展 应用的初期， • 昂贵：开发、维护、培训 昂贵：开发、维护、 • 概念和技术本身的复杂
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PKI的问题
LLeabharlann OIS互操作问题• 总的原因：标准不清楚，不完全，理解错误 总的原因：标准不清楚，不完全， • “符合标准”的产品可能会被替代和更换 符合标准”
PKI的问题
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开发与维护PKI仍旧比较昂贵 开发与维护PKI仍旧比较昂贵
• 开发，配置，维护，现有系统的改造 开发，配置，维护， • DOD:2000到2005年， DOD:2000到2005年
– $700,000,000仅进行PKI开发； $700,000,000仅进行 仅进行PKI开发 开发； – $170,000,000改造一些应用系统使适合PKI $170,000,000改造一些应用系统使适合 改造一些应用系统使适合PKI
PKI的问题
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• 完成PKI体系建模工作 完成PKI体系 体系建模工作
完成的工作
• 攻击容忍的高安全CA系统的建模、设计与实现 攻击容忍的高安全CA系统的建模、 系统的建模 • 完成了PKI实体的建模与设计 完成了PKI实体的建模与设计 • 实验室PKI最小互操作规范 实验室PKI最小互操作规范 • 开发PKI中需要全部组建 中需要全部组建 开发 • 开发了两个PKI的应用事例，即VPN和验证开关 开发了两个PKI的应用事例， VPN和验证开关 的应用事例 • 设计设计了自主产权的基础系统 • 一套动态口令的认证系统，交付公司推广 一套动态口令的认证系统， • 参加国家相关的活动，对PKI进行了推广宣传工作 参加国家相关的活动， PKI进行了 进行了推广宣传工作