密钥管理与PKI体系
PKI基础知识及PKI流程
PKI基础知识及PKI流程PKI是公钥基础设施（Public Key Infrastructure）的缩写，指的是对公钥的管理、认证和分发所需要的系统架构和相关技术。
PKI的基本概念包括公钥、私钥、证书、CA和RA。
公钥和私钥是用于进行加密和解密的密钥对。
公钥可以公开和分发，私钥只能由密钥的持有者保密使用。
公钥和私钥是通过数学算法生成的，保证了信息的安全性。
证书是由证书颁发机构（CA）签发的数字凭据，用于验证公钥的真实性。
证书包含了公钥的信息以及数字签名，确保公钥的真实性和完整性。
CA是负责颁发和管理数字证书的机构。
CA的主要职责包括验证证书申请人的身份、签发数字证书、吊销无效的证书等。
RA（Registration Authority）是CA的助手，负责验证证书申请者的身份信息，并将其发送给CA进行证书申请。
PKI流程如下：1.密钥对生成：用户生成一对公钥和私钥。
2.证书申请：用户向CA申请证书，一般需要提供身份信息和公钥。
4.证书签发：CA使用私钥对用户的公钥及其身份信息进行数字签名，生成证书。
5.证书分发：CA将签发的证书发送给用户。
证书中包含了用户的公钥、身份信息和数字签名。
6.证书验证：用户使用CA的公钥验证证书的真实性和完整性。
7.加密和解密：用户使用对方的公钥进行加密，对方使用私钥进行解密；用户使用自己的私钥对消息进行签名，对方使用用户的公钥进行验证。
8.证书吊销：如果用户的私钥丢失或泄露，可以向CA申请吊销证书，以保证证书的有效性。
PKI的优点在于提供了安全的密钥管理和身份验证机制，确保了通信的保密性、完整性和可信性。
它广泛应用于互联网上的安全通信和电子商务等领域。
密码管理
密钥进行长期的离线保存，密钥的后运行阶段工
作.
• 密钥托管：为政府机构提供了实施法律授权下的
监听功能.
密钥管理简介
• 密钥更新：在密钥有效期快结束时，如果需要继续使用
该密钥，为保证密钥的安全性，该密钥需要由一个新的密
钥来取代，这就是密钥更新。密钥更新可以通过再生密钥 取代原有密钥的方式来实现。
密钥生成
Ri=EDEK1,K2(ViEDEK1,K2(DTi)) Vi+1= EDEK1,K2(RiEDEK1,K2(DTi))
ANSI X9.17
• 密钥建立
密钥管理简介
分配和密钥协商
• 密钥的建立就是使密钥安全到达密钥使用的各实体对象，通常分为密钥
• 密钥存储
• 密钥的安全存储实际上是针对静态密钥的保护
密钥管理简介
• 密钥备份：指密钥处于使用状态时的短期存储，为密钥
的恢复提供密钥源，要求安全方式存储密钥，防止密钥泄
露。
• 密钥恢复：从备份或存档中获取密钥的过程称为密钥恢
复。若密钥丧失但未被泄露，就可以用安全方式从密钥备 份中恢复。
密钥管理简介
• 密钥存档：当密钥不再正常时，需要对其进行存
档，以便在某种情况下特别需要时（如解决争议
注入 密钥协议
主密钥 主密钥
注入
密钥管理方案中的 最高级密钥，用于 对二级密钥进行保 护。主密钥的生存 周期很长
密钥协议
密钥加密密钥 密钥加密密钥
密钥协议
会话密钥
会话密钥
1 用于保护初 级密钥 2 不能以明文 形式保存
明文
明文
加密
密文
密文
解密
信息安全中的PKI体系设计与实现
信息安全中的PKI体系设计与实现PKI体系是公钥基础设施的缩写，在数字证书领域中应用十分广泛。
PKI体系作为一种保护数字证书及其相关信息的聚合机制，对于信息安全起到了至关重要的作用。
本文将探讨在信息安全领域中PKI体系的设计和实现方法，以期让读者更深入了解PKI体系的原理和应用，从而更好地保护电子商务、电子政务等活动中所涉及的各种信息，确保网络安全。
一、PKI体系简介PKI体系是一种复杂的技术体系，包括了数字证书的认证、签名、验证等多种功能。
它主要由证书管理中心(CA)、数字证书、协议等因素组成。
CA是PKI体系中最重要的组成部分，它可以负责数字证书的颁发、失效、更新等多个方面的信息。
由于CA有其自身的证书机构，因此可以保证数字证书的真实、有效性。
数字证书和协议方面是PKI体系的重要支柱，后续章节将会详细展开。
二、PKI体系的设计与实现PKI体系的设计与实现是一个复杂的过程，需要考虑到安全性、高效性、可扩展性等多个方面的因素。
下面将从数字证书、密钥管理、证书颁发、协议等方面逐一探讨。
1. 数字证书数字证书是PKI体系的核心，它用于验证用户、设备的身份信息和保障通讯的安全。
数字证书一般包含证书序列号、证书颁发者信息、证书持有人信息等，有时还会包含证书有效期等信息。
设计数字证书时需要考虑以下因素：（1）证书的安全性：数字证书需要通过多级加密算法进行保护，以免遭受黑客的攻击。
（2）证书的可扩展性：数字证书需要具有可扩展性，以便对新的需求进行快速适应。
（3）证书的规范性：数字证书需要满足标准，以确保其在各种领域均可以得到广泛的应用。
2. 密钥管理密钥管理是PKI体系中最为关键的环节之一，其保证了数字证书的安全性和合法性。
需要设计对密钥进行分层管理，以确保密钥的安全。
在设计时需要考虑以下因素：（1）密钥的生成：需要保证密钥的随机性和唯一性，以确保攻击的难度。
（2）密钥的保管：需要将密钥安全地储存和传输，以确保密钥的不泄露。
什么是WPKI？
什么是WPKI？什么是WPKI？PKI(PublicKeyInfrastructure)即公开密钥体系，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，它是国际公认的互联网电子商务的安全认证机制，它利用现代密码学中的公钥密码技术在开放的Internet网络环境中提供数据加密以及数字签名服务的统一的技术框架。
公钥是目前应用最广泛的一种加密体制，在这一体系中，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，公钥体系广泛地用于CA认证、数字签名和密钥交换等领域。
WPKI即“无线公开密钥体系”，它是将互联网电子商务中PKI(PublicKeyInfrastrcture)安全机制引入到无线网络环境中的一套遵循既定标准的密钥及证书管理平台体系，用它来管理在移动网络环境中使用的公开密钥和数字证书，有效建立安全和值得信赖的无线网络环境。
WPKI并不是一个全新的PKI标准，它是传统的PKI技术应用于无线环境的优化扩展。
它采用了优化的ECC椭圆曲线加密和压缩的X.509数字证书。
它同样采用证书管理公钥，通过第三方的可信任机构——认证中心(CA)验证用户的身份，从而实现信息的安全传输。
目前，WPKI正处于进行产品开发和大力培育市场的时期，国内外对WPKI技术的研究与应用正处于不断的探索之中，由于一些条件和因素的限制，WPKI技术的进展相对比较缓慢，离真正的普及应用可能还会有一段相当长的距离。
展望未来，随着手机普及率的升高和移动商务服务的多样化，作为无线网络通信中交易环境的守护神，WPKI的市场应用会有很大的发展潜力，其技术会进一步成熟和完善。
PKI体系
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。
pki基本概念
PKI（Public Key Infrastructure ）即"公钥基础设施"，是一种遵循既定标准的密钥管理平台,它能够为所有网络应用提供加密和数字签名等密码服务及所必需的密钥和证书管理体系，简单来说，PKI就是利用公钥理论和技术建立的提供安全服务的基础设施。
PKI技术是信息安全技术的核心，也是电子商务的关键和基础技术。
PKI的基础技术包括加密、数字签名、数据完整性机制、数字信封、双重数字签名等。
PKI综述PKI是Public Key Infrastructure的缩写，是指用公钥概念和技术来实施和提供安全服务的具有普适性的安全基础设施。
这个定义涵盖的内容比较宽，是一个被很多人接受的概念。
这个定义说明，任何以公钥技术为基础的安全基础设施都是PKI。
当然，没有好的非对称算法和好的密钥管理就不可能提供完善的安全服务，也就不能叫做PKI。
也就是说，该定义中已经隐含了必须具有的密钥管理功能。
X.509标准中，为了区别于权限管理基础设施(Privilege Management Infrastructure，简称PMI)，将PKI定义为支持公开密钥管理并能支持认证、加密、完整性和可追究性服务的基础设施]。
这个概念与第一个概念相比，不仅仅叙述PKI能提供的安全服务，更强调PKI 必须支持公开密钥的管理。
也就是说，仅仅使用公钥技术还不能叫做PKI，还应该提供公开密钥的管理。
因为PMI仅仅使用公钥技术但并不管理公开密钥，所以，PMI就可以单独进行描述了而不至于跟公钥证书等概念混淆。
X.509中从概念上分清PKI和PMI有利于标准的叙述。
然而，由于PMI使用了公钥技术，PMI的使用和建立必须先有PKI的密钥管理支持。
也就是说，PMI不得不把自己与PKI绑定在一起。
当我们把两者合二为一时，PMI+PKI 就完全落在X.509标准定义的PKI范畴内。
根据X.509的定义，PMI+PKI仍旧可以叫做PKI，而PMI完全可以看成PKI的一个部分。
最新PKI建设方案
最新PKI建设方案介绍PKI，即公钥基础设施，是一套技术和政策的组合，用于支持数字证书的生成、签发、分发和管理，以确保数据的机密性、完整性和身份验证。
PKI的建设方案是为了满足现代信息技术环境下对安全性和保密性的需求，在企业和政府部门中广泛应用。
1.设计和架构PKI建设方案的第一步是设计和架构。
在这个阶段，需要确定PKI系统的目标和需求，并根据这些需求设计一个满足安全性要求的架构。
其中包括密钥管理、证书颁发机构、证书数据库和证书撤销列表等核心组件。
2.密钥生成和管理PKI的核心是密钥生成和管理。
在密钥生成中，需要使用安全的伪随机数生成器生成加密密钥对，包括公钥和私钥。
随后，需要实施密钥管理策略，确保密钥的安全保存、备份和恢复，并定期更换加密密钥对以保证安全性。
3.证书颁发机构证书颁发机构（Certification Authority，CA）是PKI系统的核心组件之一、CA负责生成和签发数字证书，证明公钥的有效性和身份验证。
在这个新的PKI方案中，CA可以是自建或第三方提供的，具体取决于组织的需求和资源。
4.数字证书数字证书是PKI系统的核心，用于证明公钥的合法性和身份验证。
数字证书是由CA生成和签发的，其中包含了公钥、证书持有者的身份信息和签名等。
在新的PKI方案中，数字证书使用最新的加密算法和安全标准，以确保证书的机密性和完整性。
5.证书撤销和更新在PKI系统中，证书撤销和更新是必要的安全措施。
证书撤销是指当私钥泄露、证书过期或证书持有人身份信息发生变化时，撤销相关的数字证书。
证书更新是确保证书的有效期持续，并使用最新的加密算法和安全标准对数字证书进行更新。
6.安全策略和合规性PKI建设方案需要考虑安全策略和合规性要求，以满足法规和行业标准对数据安全和隐私的要求。
其中包括数据加密、访问控制、审计日志和合规性报告等。
这些策略可以根据组织的需求量身定制，以确保PKI系统的安全性和合规性。
结论最新的PKI建设方案涵盖了最新的技术和安全标准，以确保通信的安全性和完整性，实现身份认证和授权，并保护用户的隐私和数据安全。
密钥管理系统
密钥管理系统现代社会中，信息安全已经成为一个不可忽视的问题。
在信息传输和存储过程中，密钥扮演着重要的角色。
密钥管理系统在加密通信、数字签名、身份认证等领域发挥着至关重要的作用。
本文将对密钥管理系统进行探讨，并介绍其基本原理、常见的应用场景和相关技术。
一、基本原理密钥管理系统是指管理和保护密钥的一系列措施和流程。
它的基本原理包括密钥生成、密钥分发、密钥存储和密钥更新。
密钥生成是指根据特定算法生成密钥对或密钥链。
密钥分发是将生成的密钥分发给合法的使用者，通常采用安全通道进行传输。
密钥存储是将密钥妥善保存，并限制非授权访问。
密钥更新是在密钥使用过程中，定期更换密钥以提高系统的安全性。
二、应用场景1. 数据加密密钥管理系统广泛应用于数据加密领域。
在网络通信中，对敏感数据进行加密是保护数据安全的一种重要手段。
通过密钥管理系统，接收方可以获得解密所需的密钥，在保证通信安全性的同时，实现数据的机密性和完整性。
2. 数字签名数字签名是确认数据来源和完整性的一种安全机制。
密钥管理系统用于生成和管理数字签名所需的公钥和私钥。
发送方使用私钥对数据进行签名，接收方使用公钥验证签名的有效性。
通过密钥管理系统，可以确保数字签名的安全性，防止伪造和篡改。
3. 身份认证密钥管理系统在身份认证方面也发挥着重要作用。
通过生成和管理公私钥对，可实现安全的身份认证。
例如，在电子商务中，客户使用私钥加密订单信息，服务提供商使用公钥进行解密和认证。
三、相关技术1. 公钥基础设施（PKI）公钥基础设施是密钥管理系统的重要组成部分。
它包括证书颁发机构、数字证书、证书撤销列表等。
PKI通过建立信任链，提供了可靠的密钥管理和身份认证机制。
2. 双因素认证双因素认证是一种提高安全性的措施，要求用户同时提供两种不同的认证因素，例如密码和指纹。
密钥管理系统可以配合双因素认证实现更高级别的身份验证。
3. 密钥分割密钥分割技术将密钥分成多个部分，并分发给多个参与方，只有当多个部分齐聚时才能还原密钥。
PKI认证体系原理
PKI认证体系原理PKI（Public Key Infrastructure，公钥基础设施）是一种用于建立和管理加密通信的系统，它提供了一种安全且可靠的手段来验证和确保通信方的身份，以及保护通信内容的机密性和完整性。
PKI认证体系的原理是建立在公钥密码学的基础上，其中包括数字证书、数字签名、证书颁发机构（CA）等核心概念。
首先，公钥加密算法是PKI认证体系的基础。
公钥加密算法使用了一对非对称的密钥，包括公钥和私钥。
公钥用于加密数据，私钥用于解密数据。
由于公钥不需要保密，可以自由地发布给其他人使用。
而私钥则必须保密，只有拥有私钥的人可以解密由公钥加密的数据。
其次，数字证书是PKI认证体系中用于验证通信方身份的重要工具。
证书将公钥与其拥有者的身份信息绑定在一起，并由证书颁发机构签名和颁发。
证书中包含了公钥、证书颁发机构的签名、证书持有人的身份信息，以及证书的有效期等信息。
通过验证数字证书的签名和有效期，可以确保证书的真实性和合法性。
证书颁发机构（CA）是PKI认证体系中的一个重要角色，负责验证证书申请人的身份信息，签发数字证书，并将其加入到信任的证书链中。
证书链是一组层级链接的证书，最顶层是根证书，自签署的根证书可以用来验证其他所有证书的真实性。
CA作为可信任的第三方机构，是PKI认证体系中的信任基础。
最后，证书撤销列表（CRL）是PKI认证体系中用于吊销证书的机制。
当证书持有者的私钥泄露或者证书信息发生变化时，CA可以将该证书添加到CRL中，标记该证书为无效或者吊销状态。
通信方在验证证书签名时，需要检查所使用的证书是否在CRL中，以确保证书的有效性。
总之，PKI认证体系通过公钥加密算法、数字证书、证书颁发机构和证书撤销列表等关键组成部分，为加密通信提供了安全和可靠的保障。
它通过数字证书对通信方身份进行验证和确认，并提供了机密性和完整性的保护，为电子商务、互联网通信等领域的安全通信提供了基础设施。
KMI／PKI及SPK密钥管理体制
KMI／PKI及SPK密钥管理体制}O|()川fjl密钥管理技术是信息安全的核技术之一.在美国"信息保险技术框架"中定义了深层防御战略的两个支持构架:密钥管理构架/公凋构架(KMI/PKI)和入侵检测/l向应技术.当前,密钥管理体制主要有三种:一是适用于封闭网的技,以传统的密钥管理中心为代表均KMI机制;二是适用于开放网的KI机制;另一种是适用于规模化专用网的SPK.一,KMI技术KMI(密钥管理中心)经历了从挣态分发到动态分发的发展历程,|前仍然是密钥管理的主要手段.论是静态分发或是动态分发,都于秘密通道(物理通道)进行.1.静态分发静态分发是预配置技术,大致以下几种:1)对点配置:可用单钥实现,旦可用双钥实现.单钥分发是最简而有效的密钥管理技术,单钥为鉴别提供可靠的参数,但不能提供可否认性服务.有数字签名要求时则用双钥实现.2)一对多配置:可用单钥双钥实现,是点对点分发的扩展,只是在中心保留所有各端的密钥,而各端只保留自己的密钥即可.一对多的密钥分配在银行清算,军事指挥的数据库系统中仍为主流技术,也是建立秘密通道的主要方法.3)格状网配置:可以用单密钥实现,也可以用双钥实现.格状网的密钥配置也称端端密钥.其密钥配置量为全网n个终端用户中选2的组和数;KERBEROS曾排过25万用户的密钥.格状网是网络化的信息交换网,因此一般都要求提供数字签名服务,因此多数用双钥实现,即各端保留自己的私钥和所有终端的公钥.如果用户量为25万个,则每一个终端用户要保留25万个公钥. 2.动态分发动态分发是"请求,分发"机制,即与物理分发相对应的电子分发,在KMI下在已在秘密通道的基础上进行,一般用于建立实时通信中的会话密钥,在一定意义上缓解了密钥管理规模化的矛盾.1)基于单钥的单钥分发设一个中,Oc和两个交信双方A(发起者)和B(相应者).在用单密钥实现时,首先用静态分发方式下配置的星状密钥配置,主要解决会话密钥的分发.这种密钥分发方式简单易行.不带鉴别的密钥分发如下:(1)A—C:申请A和B通信的密钥KA—B;C—A:B分别加密发送双方交信用密钥KA—B; EKC—A【KA—B);EKC—B【KA—B);(2)双陟有相同的瘟钥KA—B,可以进行保密通信.带鉴别的动态分发主要有两种模式:拉方式和推方式.(1)拉方式前提:在KMI和A之间,KMI和B之间已有秘密密钥KA和KB.a.A—,C:request//n1;b.C—,A:EKA(KS//request//n1//EKB(KS,IDA));C.A—B:EKB(KS,IDA);d.B—A:EKS(N2);e.A—B:EKS(fN2),其中f是简单函数,是加1等简单变换.这样A,B双方都有相同的密钥KS.(2)推方式前提:在KMI和A之间,KMI和B之间已有秘密密钥KA和KB.a.A—B:A,EKA(EMA);b.B—C:EKA(EMA)C.C—B:EKB(KS,A,EMB),EKA(KS,B,EMA)d.B—A:EKA(KS,B,EMA)2)基于单钥的双钥分发技木论坛rl/,1'fo/Tmq在双钥体制下,公,私钥对都当作秘密变量,也可以将公,私钥分开,只把私钥当作秘密变量,公钥当作公开变量.尽管将公钥当作公开变量,但仍然存在被假冒或篡改的可能,因此需要有一种公钥传递协议,证明其真实性.(1)公钥分发协议基于单密钥的公钥分发,其前提是中心和各终端之间已存在单钥的星状配置.分发协议如下:a.A—C:申请B的公钥,包括A的时间戳.b.C—A:将B的公钥用单密钥加密发送,包括A的时间戳.C.A—B:用B的公钥加密数据,A的标识和nonceNl.d.B—C:申请A的公钥,包括B的时间戳.e.C—B:将B的公钥用单密钥加密发送,包括B的时间戳.f.B—A:用A的公钥加密A的Nl和B的N2.g.A—B:用B的公钥加密N2,返回B.(2)公钥分发途径公钥的分发方式很多,可归结为以下3种:当众宣布,公众目录, 公钥证书交换.Kohnfelder于1978 年提出公钥证书(PubliCkeY certificate),以证书形式进行密钥分发或公布,私钥则通过秘密通道分发,分发机构称CA(certificate agency).二,PKI的兴起1.PKI发展过程在密钥管理中不依赖秘密信道的密钥分发技术一直是一个难题. 20世纪70年代末,Deffie,Hellman 第一次提出了不依赖秘密信道的密钥交换体制D—H密钥交换协议,大大促进了这一领域的进程.但是,在双钥体制中只要有了公,私钥对的概念,私钥的分发必定依赖秘密通道.于是PGP第一次提出密钥由个人生产的思路,避开了私钥的传递, 进而避开了秘密通道.这是伟大的概念的转变,带动了PEM,509CA,PKI的发展.PKI密钥管理解决了不依赖秘密信道的重大密钥管理课题,但这只是概念的转变,并没有多少新技术.PKI是在民间密码摆脱政府控制的斗争中发展的,而且这种斗争一度到了白热化程度.PKI以商业运作的形式壮大起来,以国际标准的形式确定,其技术完全开放,甚至连一向持反对态度的美国国防部, 联邦政府也不得不开发PKI的策略.既然PK1只是用概念的转换来解决了不依赖秘密信道的密钥分发, 由此可能引发很多新问题,如第三方认证的法律地位,信任关系的转移和扩展以及CRL作废证书的保留等.2.DoDPKJ美国国防部1999年3月开始酝酿国防PKI之事,并制订了国防部PKI行程图和DoDX509证书策略, 于1999年l0月和l2月分别公布,声称要保持这一领域的领导地位. PKI是美国国防部密钥管理构架KMI(KeYManage1TIent Infrastructure)的重要子集.PKI先在非密系统中试点,测试,选型.那么,企业界PKI和国防部PKI有哪些不同呢?1)企业界PK1只提供数字签名服务,而国防部PKI提供数字签名和密钥交换(加密)服务;2)国防部PKI增设了密钥托管功能(由ISSO信息系统安全官托管);3)国防部PKI除证书CA外还增设了IDCA;4)CA不是第三方,而是主管方NSA(国防部国家安全局).美国国防部搞PKI的动机,做法,动向是值得研究的.美国国防部想确立或找回这一领域中的领导地位.实际上近30年,美国官方的密钥管理技术越来越明显落后于民间和企业界.这里有主观原因和客观原因.一般军事网比较整齐,业务比较单一,因此对新技术的需求不很迫切.当民问的公钥密码体制问世时,美国国防部采取了限制措施,不鼓励发展.后来证明公钥体制在密钥交换中和不可否认性证明中起到不可替代的作用,但是却受到了专利权的限制,处于欲用而不能用的尴尬境地.因此美军不得不走另一条路,即购买现成的产品.这一点在国防部PKI行程图和安全策略中以及在信息保险技术框架中明显体现出来.3.KMI和PKl的关系信息自保技术框架》是NSA编写的,但培训对象并不是国防部, 而是企业界和政府部门.此书基本上遵从了国防部PKI行程图》和国防部PKI策略,但有意把KMI和PKI,ID卡和CA证书,主管方KDC和第三方CA混淆在一起.在书中简单地将传统的单密钥统统纳入KMI,而把双公钥统统纳入PKI 中,但也承认KMI中不少单密钥已被双密钥所替代.为了说明的方便, 这样划分是可以理解的.密钥管理没有一个万能的技术,因为网络不同,业务性质不同,对密钥管理模式提出不同的要求. KMI和PKI也一样,有自己的优点, 也有缺点,也有自己适合的环境,也有不适合的环境.能满足业务需求而又最简捷的密钥管理才是最好的密钥管理技术.理论上完美的不一定适用,实用技术都有缺点,因为安全系统是实用系统,是利弊权衡的产物.下面分析两种密钥管理体制的优缺点和适用范围:1)从作用特性角度看:KMI具有很好的封闭性,而PKI则具有很好的扩展性.KMI的密钥管理可随时造成各种封闭环境,可作为网络隔离的基本逻辑手段,而PKI适用于各种开放业务,却不适应于封闭的专用业务和保密性业务.2)从服务功能角度看:KMI提供加密和签名功能,PK1只提供数字签名服务.PKI提供加密服务时应提供秘密恢复功能,否则无法用于公证.PKI提供数字签名服务时, 只能提供个人章服务,不能提供专用章服务.3)从信任逻辑角度看:KMI是集中式的主管方的管理模式,而PKI是靠第三方的管理模式,基于主管方的KMI,为身份鉴别提供直接信任和一级推理信任,但密钥更换不灵活;基于第三方的PK1只能提供一级以下推理信任,密钥更换非常灵活.4)从负责性角度看:KMI是单位负责制,而PKI是个人负责的技术体制;KMI适用于保密网,专用网等,PKI则适用于安全责任完全由个人或单方承担,其安全责任不涉及它方利益的场合.5)从应用角度看:互联网中的专用网,主要处理内部事务,同时要求与外界联系.因此,KMI主内, PKI主外的密钥管理构思是比较合理的.如果一个专用网是与外部没有联系的封闭网,那KMI就足够.如果一个专用网可以与外部联系, 那么要同时具备两种密钥管理体制, 至少KMI要支持PKI.如果是开放网业务,则可以用PKI处理,也可以人为设定边界的特大虚拟专用网的SPK技术(种子化公钥)处理,如一个国家范围内构成大的专网.三,SDK技术根据美国国防部的KMI和PKI发展动向看,这两者的差别越来越小.KMI往PKI方向发展,而PKI越来越带有KMI的性质.PKI解决了密钥的规模化,但仍没有解决不依赖秘密通道的问题,身份认证过程(注册)还是用面对面的物理通道来解决.存在秘密通道和物理通道,本来可以减少很多不必要的麻烦,但PKI没有这样做,将很多麻烦留给后面的应用中,这是很大的逻辑上的矛盾.研究表明任何有信任要求的安全系统都是有边界的(封闭性),而且是有中心的.一旦承认有边界,有中心,存在秘密通道,那么规模化的密钥管理就可以用简化的方法实现,即可以省掉如CRL,运行协议, LDAP等部件.目前提出来的种子化公钥(SPK=Seededpublickey)或种子化双钥(SDK=seededdoublekey)体制有三种.公钥和双钥的算法体制相同,在公钥体制中,密钥的一方要保密,而另一方则公布;在双钥体制中则将两个密钥都作为秘密变量.在PKI体制中,只能用前者,不能用后者.在SPK体制中两者都可以实现.1.多重公钥(双钥)(LPK/LDK)多重公钥(双钥)(Lappedpubic ordoublekey)用RSA公钥算法实现.1990年提出并实现,如:以2K个公钥种子,实现100万用户的公钥分发.多重公钥(双钥)有两个缺点:/b(hm/r1/:Ol71111技7ft论坛一是将种子私钥以原码形式分发给署名用户;二是层次越多,运算时间越长.2.组合公钥(双钥)(CPK/CDK)组合公钥(双钥)(Combined publicordoublekey)用离散对数DLP或椭圆曲线密码ECC实现. 因为这两个算法非常类似,算法和协议互相可以模拟,所以只以ECC 来说明.ECC组合公钥(双钥)算法:2000年提出,2001年实现demo,以1K个公钥种子,实现1078用户的公钥.1K个公钥种子可以在网上公布(CPK时),让各用户下载使用;也可以记录在简单媒体中,与私钥和ID卡或CA证书一同发给用户, 将私钥和"公钥"一同加密(CDK 时),分发给用户使用,因此,公钥的分发变得非常简单而方便.组合公钥克服了多重公钥的两个缺点,私钥是经组合以后的变量,不暴露种子,公钥的运算几乎不占时间.由此可见种子公钥体制,尤其是椭圆曲线组合公钥(双钥)是电子商务和电子政务中比较理想的密钥管理解决方案.(总参第五十八所)0。
第6章 密钥管理与PKI体系
– 密钥备份及恢复系统
• 签名密钥对：签名私钥相当于日常生活中的印章效力，为保证
其唯一性，签名私钥不作备份。签名密钥的生命期较长。
• 加密密钥对：加密密钥通常用于分发会话密钥，为防止密钥丢
失时丢失数据，解密密钥应进行备份。这种密钥应频繁更换。
– 证书作废处理系统 证书由于某种原因需要作废，终止使用，这将通
公钥基础设施(PKI)
PKI的组成
– 认证机构CA 证书的签发机构，它是PKI的核心，是PKI应
用中权威的、可信任的、公正的第三方机构。
– 注册机构RA 注册功能也可以由CA直接实现，但随着用户
的增加，多个RA可以分担CA的功能，增强可扩展性，应注
意的是RA不容许颁发证书或CRL.
– 证书库 证书的集中存放地，提供公众查询，常用目录服务
• 数字证书是一段包含用户身份信息、用
户公钥信息以及身份验证机构数字签名
的数据。
• 数字证书（Digital ID），又叫“数字身份
证”、“网络身份证”，是由认证中心发放
并经认证中心数字签名的，包含公开密钥拥
有者以及公开密钥相关信息的一种电子文件，
可以用来证明数字证书持有者的真实身份。
• 数字证书采用公钥体制 。
数据库 ?
X.509 v3 证书
X.509 证书将公钥“捆绑”到所有者名
在 X.509 V3 证书语法出现以前，只能采用
X.500形式的命名
V3 证书允许在其中进行扩展
尤其是其他命名形式可以出现在扩展字段中
证书的格式：用户的公钥证书是X.509的核心问题，
证书由某个可信的机构CA（Certificate Authority,
密钥证书管理方式
密钥证书管理方式
密钥证书管理方式是指管理和保护密钥证书的方法。
以下是几种常见的密钥证书管理方式：
1. 手工管理：这种方式需要人工手动管理和保护密钥证书，包括生成、签名、分发和撤销证书。
这种方式的优点是灵活性高，但容易出错，且难以管理大量证书。
2. 证书颁发机构（CA）：使用CA来管理密钥证书是一种较
为常见的方式。
CA是一个可信任的第三方机构，负责颁发和
撤销证书。
用户向CA提交证书请求，CA对请求进行验证并
颁发证书。
通过CA管理的证书可以提供更高的安全性和可靠性。
3. 公钥基础设施（PKI）：PKI是一种复杂的密钥证书管理框架，其中包括多个CA，以及与之相关的证书颁发、验证和管
理机制。
PKI通过建立信任链来实现证书的验证和使用。
PKI
提供了更全面和复杂的安全性保护，但也需要更多的资源和技术支持。
4. 证书存储和检索系统：这种方式使用专门的证书存储和检索系统来管理密钥证书。
这些系统提供了可视化的界面，方便用户查找、验证和管理证书。
常见的证书存储和检索系统包括LDAP（轻量级目录访问协议）和X.500。
综上所述，密钥证书管理方式可以根据具体需求选择不同的方式，以提供适当的安全性和便捷性。
《密钥管理与PKI》课件
PKI的主要技术
1 数字证书与CA
使用数字证书和证书颁发机构（CA）确保通 信方的身份和数据的完整性。
2 数字签名与认证
使用数字签名和认证机构（AA）进行身份验 证和数据完整性验证。
3 数字信封与加密
使用数字信封和加密算法保护通信内容的机 密性。
4 与PKI相关的标准和协议
PKI相关的标准和协议包括X.509证书、TLS/SSL 协议等。
总结
1 密钥管理与PKI的相
关知识要点
2 密钥管理与PKI的作
用与意义
3 密钥管理与PKI的发
展与前景
了解密钥管理和PKI的基本 概念和主要内容。
理解密钥管理和PKI在保护 信息和通信安全方面的重 要性。
展望密钥管理和PKI在未来 的发展趋势和应用领域。
公钥基础设施（PKI）是一套用于支持安全通信 和身份验证的技术和策略。
PKI的通用框架
PKI的通用框架包括证书管理、密钥管理、身份 认证和访问控制。
PKI的组成部分
PKI由证书颁发机构（CA）、登记机构、用户和 digital ID 组成。
PKI的应用场景
PKI可以用于电子商务、政府部门、企业内部和 云安全等领域。
《密钥管理与PKI》PPT课 件
针对密钥管理和PKI的课件，介绍了密钥管理的概念和目的，重点讨论了密钥 的生命周期管理以及PKI的基本概念和技术，包括数字证书、数字签名、数字 信封等。
什么是密钥管理
密钥管理是指安全地生成、存储、更新和销毁密钥的过程。它的目的是确保密钥的保密性、完整性和可用性， 从而保护信息和通信的安全。
PKI的发展趋势
1
现代PKI的技术趋势
现代PKI将越来越多地应用于物联网和区块链等新兴技术领域。
PKI(公共密钥体系)原理
PKI（公共密钥体系）原理PKI系统的运作原理可以分为以下几个步骤：1.密钥对的生成：PKI系统中的第一步是生成密钥对，即公钥和私钥。
公钥是公开的，任何人都可以获得，用于加密信息。
私钥是私有的，只有密钥的持有者知道，并用于解密加密的信息。
2.数字证书的颁发：在PKI系统中，公钥和身份信息绑定在一起形成数字证书。
该数字证书包含有关证书持有者的公钥、身份信息以及证书的颁发者等内容。
证书的颁发者是一个可信任的第三方机构，称为证书颁发机构（CA）。
3.数字证书的验证：在PKI系统中，数字证书承载了身份验证的功能。
在进行通信时，接收方可以使用证书的颁发者的公钥来验证证书的真实性，并从中提取出加密者的公钥。
4.加密和解密：在进行加密通信时，发送方可以使用接收方的公钥对信息进行加密。
只有拥有私钥的接收方才能解密接收到的信息。
这种方式确保了通信的机密性，只有正确的接收方才能解密并阅读消息。
6.证书管理：PKI系统中的证书管理是确保系统的有效性和安全性的重要组成部分。
证书被证书颁发机构颁发，接收方可以通过验证证书的真实性来验证加密方的身份。
同时，证书也是有时限的，需要在过期期限之前进行续订。
PKI系统的核心原理是基于非对称加密算法，也称为公钥加密算法。
公钥加密算法使用两个密钥：公钥和私钥。
公钥可公开，而私钥只有密钥持有者拥有。
通过使用公钥加密的信息只能使用相应的私钥解密。
这样，只有私钥的持有者才能解密消息，确保了信息的保密性。
同时，公钥也用于验证数字签名，保证信息的完整性和真实性。
总结起来，PKI（公共密钥基础设施）是一种加密通信系统中使用的安全框架，包括公钥加密、数字证书和数字证书管理等组成部分。
其核心原理是利用公钥和私钥之间的数学关系来实现加密和身份验证，并确保通信的机密性、完整性和真实性。
PKI系统的正常运作离不开证书颁发机构、证书的生成和验证、加密和解密以及数字签名的验证等步骤。
pki的工作原理
PKI（Public Key Infrastructure，公钥基础设施）是一种用于管理和验证数字证书的体系结构。
它的工作原理如下：
1. 密钥对生成：PKI使用非对称加密算法，生成一对密钥，包括公钥和私钥。
公钥用于加密数据和验证数字签名，私钥用于解密数据和生成数字签名。
2. 数字证书颁发：用户向证书颁发机构（CA）申请数字证书。
CA会验证用户的身份，并将用户的公钥和其他相关信息打包成数字证书。
数字证书包含了用户的公钥、用户的身份信息以及CA的数字签名。
3. 数字证书发布：CA将数字证书发布到公共的证书目录或证书颁发机构的证书库中，供其他用户进行访问和验证。
4. 数字证书验证：当用户需要验证其他用户的身份时，可以使用该用户的数字证书。
验证过程包括以下步骤：-获取数字证书：用户从证书目录或证书库中获取需要验证的数字证书。
-验证数字签名：用户使用CA的公钥对数字证书中的数字签名进行验证，以确保数字证书的完整性和真实性。
-验证身份信息：用户提取数字证书中的身份信息，并与
用户进行身份验证。
-公钥验证：用户使用数字证书中的公钥对加密的数据进行解密或验证数字签名。
5. 密钥更新和撤销：数字证书有一定的有效期限，当数字证书过期或用户的私钥泄露时，需要进行密钥更新或撤销操作。
用户可以向CA申请新的数字证书，或者将已经被泄露的私钥加入到证书吊销列表（CRL）中。
通过以上步骤，PKI提供了一种安全可靠的方式来管理和验证数字证书，确保了通信的机密性、完整性和身份认证。
PKI基础知识及PKI流程
PKI基础知识及PKI流程PKI（公钥基础设施）是一套安全协议、服务和技术的组合，用于确保通信中的数据保密性、完整性和真实性。
PKI系统通过利用密码学原理，实现了数字证书的生成、分发、存储和管理，并提供了公钥和私钥的安全管理机制。
下面将详细介绍PKI的基础知识和流程。
一、PKI的基础知识1.公钥密码学公钥密码学是PKI的核心技术。
它通过使用两个密钥：公钥和私钥，实现了数据的加密和解密。
公钥可以被广泛分发，而私钥则保密保存。
使用公钥加密的数据只能使用对应的私钥解密，而使用私钥签名的数据可以使用对应的公钥验证。
2.数字证书数字证书是PKI中的核心实体，用于证明公钥的合法性和所有者身份的真实性。
数字证书包含了公钥、证书拥有者的身份信息以及证书颁发机构的签名。
数字证书可以通过证书颁发机构（CA）进行签发和验证。
3.证书颁发机构（CA）证书颁发机构是PKI体系中的主要角色之一、它负责签发和管理数字证书，验证证书申请者的身份信息，并保证证书的真实性和合法性。
常见的CA机构包括电子认证服务机构和内部企业CA。
4.CA根证书CA的根证书是CA机构签署数字证书的根证书。
所有与该CA机构相关的数字证书需要以该根证书为信任锚点进行验证。
根证书需要经过权威安全组织的认证，以确保其不被伪造。
5.数字签名6.PKI证书链PKI证书链是由根证书开始，一级一级往下链接的一系列数字证书。
每个数字证书都包含了下一个数字证书的公钥，这样就能够一直追溯到可信任的根证书。
这种方式确保了数字证书的合法性和真实性。
二、PKI的流程PKI的流程包括证书生成、证书申请、证书验证和证书撤销等步骤：1.证书生成CA机构生成一对密钥（公钥和私钥），并将公钥与证书申请者的身份信息一起打包形成数字证书。
证书包括证书拥有者的身份信息、公钥、证书颁发机构的签名等。
2.证书申请证书申请者向CA机构提交证书申请，包括申请者的身份信息和公钥。
CA机构对申请者的身份进行验证，并生成证书。
PKI工作原理和组织安全指南
PKI工作原理和组织安全指南PKI（Public Key Infrastructure，公钥基础设施）是一种用于管理数字证书和加密通信的技术架构。
PKI的工作原理基于非对称加密算法，包括公钥和私钥的配对以及数字签名的应用。
通过PKI，数字证书颁发机构（CA，Certification Authority）可以验证用户的身份，保证通信的安全性和可信度。
PKI的工作原理可以分为以下步骤：2.数字证书颁发：CA收到用户的申请后，会根据一定的认证流程对用户的身份进行验证。
一旦验证通过，CA会生成用户的证书，并将证书发送给用户。
证书包括用户的身份信息、公钥以及颁发机构的数字签名。
3.数字证书验证：用户在进行加密通信前，需要验证对方的数字证书。
首先，用户需要获取对方的数字证书，可以通过CA的公共目录或者证书链的方式获取。
然后，用户使用CA的公钥对数字证书的签名进行验证，以确保证书是由合法的CA颁发的。
4.加密通信：一旦用户验证通过对方的数字证书，就可以进行加密通信了。
用户使用对方的公钥对消息进行加密，并使用自己的私钥对加密后的消息进行签名。
对方收到消息后，使用自己的私钥解密，并使用对方的公钥验证签名，以确认消息的完整性和真实性。
PKI的组织安全指南主要包括以下几个方面的内容：1.密钥管理：PKI中的密钥是信息安全的关键。
组织应该建立密钥管理策略，包括密钥的生成、分发、更新和撤销等方面的规定。
同时，密钥应该进行适当的保护，避免密钥泄露和被非法使用。
2. 证书管理：组织需要建立证书管理策略，包括证书的颁发、验证和吊销等方面的规定。
合理使用证书链，避免证书伪造和篡改。
此外，组织应该建立证书撤销列表（CRL，Certificate Revocation List）和在线证书状态协议（OCSP，Online Certificate Status Protocol）等机制，保证证书的及时更新和可信度。
3.身份验证：PKI中的证书用于验证用户的身份。
数据加密技术的操作难点与解决方法
数据加密技术的操作难点与解决方法随着互联网的发展，数据安全性成为了一个重要的问题。
为了保护敏感信息不被未授权的人员访问，数据加密技术应运而生。
然而，尽管数据加密技术在保护数据安全方面发挥了重要作用，但其在操作过程中仍然存在一些难点。
本文将探讨数据加密技术的操作难点并提出相应的解决方法。
首先，数据加密技术在实施过程中面临的一个难题是密钥管理。
在数据加密中，密钥起着至关重要的作用，相当于打开数据保险箱的钥匙。
然而，对于大型组织或机构来说，管理大量的密钥可能会变得非常复杂。
此外，随着技术的发展，黑客攻击也越来越复杂，为了应对黑客的窃取密钥的行为，密钥的安全性也需要得到保证。
针对密钥管理的难题，一个解决方法是使用密钥管理系统。
这种系统可以集中管理密钥，确保密钥的安全性和可管理性。
通过使用密钥管理系统，可以对密钥进行有效的监控、更新和回收，从而提高数据加密的安全性。
其次，数据加密技术还面临着性能和效率的挑战。
加密和解密过程需要消耗计算资源，这可能导致系统的性能下降。
尤其是在处理大数据时，数据加密技术可能会影响到系统的响应时间和吞吐量。
为了解决性能和效率问题，一个解决方法是使用硬件加速器。
硬件加速器是一种专门设计用于加速加密和解密操作的硬件设备。
通过将加密操作离线处理，硬件加速器可以提供更快的加密和解密速度，从而提高系统的性能和效率。
此外，数据加密技术还面临着跨平台兼容性的挑战。
不同平台和操作系统可能使用不同的加密算法和密钥长度，这会导致数据在不同环境中无法正确解密。
针对跨平台兼容性的难题，一个解决方法是使用标准的加密算法。
标准的加密算法是广泛接受和使用的，可以实现不同平台之间的互操作性。
此外，使用较长的密钥长度也可以增加加密算法的安全性，同时提供更大的兼容性。
最后，数据加密技术还面临着密钥分发和存储的难点。
在加密通信中，发送方和接收方需要使用共享的密钥来加密和解密数据。
然而，将密钥安全地分发给合法的用户，并确保密钥在传输和存储过程中的安全性，是一个具有挑战性的任务。
信息安全技术公共基础设施PKI系统安全等级保护技术要求
信息安全技术公共基础设施PKI系统安全等级保护技术要求信息安全技术是指通过各种技术手段，保护信息系统的机密性、完整性、可用性与可信度，防止信息资产受到未经授权的访问、使用、披露、破坏等威胁的一系列方法和技术措施。
公共基础设施（Public Key Infrastructure，PKI）作为支撑信息安全的基础设施，提供了数字证书管理和身份验证等核心功能。
PKI系统安全等级保护技术要求是指对PKI系统的安全保护水平进行评估和规定，以确保PKI系统的安全性，防范信息泄露、篡改、伪造和拒绝服务等威胁。
下面将从系统架构、访问控制、安全传输、身份验证、密钥管理和审计日志等方面阐述PKI系统安全等级保护技术要求。
首先，在系统架构方面，PKI系统应采用分布式架构，避免单点故障和集中攻击的风险。
同时，应对系统进行分层划分，确保系统各个组件之间的安全隔离。
其次，在访问控制方面，PKI系统应设置合适的访问控制策略，对系统中各个角色的权限进行限制和管理。
包括对用户注册、证书颁发、证书撤销等敏感操作的访问权限进行细粒度控制，并记录相关操作日志进行监控和审计。
第三，在安全传输方面，PKI系统应使用安全的通信协议，如HTTPS 等，确保信息在传输过程中的机密性和完整性。
同时，应对传输通道进行加密和认证等措施，以防止传输中的中间人攻击等安全威胁。
第四，在身份验证方面，PKI系统应使用安全可靠的身份验证机制，以确保用户的真实身份。
例如，可以采用双因素认证、数字证书、生物特征识别等方式进行身份验证，防止身份被冒用或伪造。
第五，在密钥管理方面，PKI系统应建立完善的密钥管理机制，确保密钥的安全性和可信度。
包括密钥的生成、存储、分发、撤销等环节都需要进行相应的安全控制，并严格限制密钥的使用权限。
最后，在审计日志方面，PKI系统应记录和存储关键操作的审计日志，包括用户登录、证书操作、密钥操作等相关信息，以便对系统进行监控和审计，及时发现异常行为和安全事件，并进行相应的处理和追溯。
实施PKI具体实施方案
实施PKI具体实施方案PKI（Public Key Infrastructure）是一种用于建立、管理和分发数字证书的体系结构，它为网络通信提供了安全性和保密性。
在实施PKI 的过程中，需要考虑到各种因素，包括组织的规模、安全需求、技术能力等。
本文将针对PKI的具体实施方案进行详细的介绍和分析。
首先，实施PKI需要进行详细的规划和设计。
在规划阶段，需要明确PKI的目标和范围，确定PKI的组织结构和管理模式，制定PKI的政策和流程。
在设计阶段，需要选择合适的PKI产品和技术，设计PKI的架构和组件，制定PKI的证书策略和密钥管理方案。
规划和设计阶段的工作对于PKI的后续实施和运营至关重要，需要充分考虑各种因素，确保PKI能够满足组织的安全需求。
其次，实施PKI需要进行技术部署和配置。
在部署阶段，需要建立PKI的基础设施，包括CA（Certificate Authority）、RA（Registration Authority）、LDAP（Lightweight Directory Access Protocol）等组件，配置PKI的硬件和软件环境，部署PKI的安全策略和控制措施。
在配置阶段，需要进行PKI的参数设置和系统调优，确保PKI能够稳定运行和高效工作。
技术部署和配置阶段的工作需要充分考虑PKI的实际情况，确保PKI能够满足组织的安全需求。
最后，实施PKI需要进行运营和维护。
在运营阶段，需要建立PKI的管理团队和运营流程，监控PKI的运行状态和性能指标，处理PKI的故障和安全事件，定期审计PKI的安全性和合规性。
在维护阶段，需要更新PKI的证书和密钥，升级PKI的软件和硬件，修复PKI的漏洞和缺陷，确保PKI能够持续稳定和安全运行。
运营和维护阶段的工作需要充分考虑PKI的实际情况，确保PKI能够满足组织的安全需求。
综上所述，实施PKI需要进行详细的规划和设计，技术部署和配置，运营和维护。
只有全面考虑PKI的各个方面，才能够确保PKI能够满足组织的安全需求，提供可靠的安全保障。
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电子商务信息安全技术密钥管理与PKI体系
曹健
密钥管理与PKI体系
•密钥的结构与分配
•数字证书
•公钥基础设施
密钥的结构与分配
传输介质
（网络信道）
解密算法明文解密密钥K d
明文加密算法加密密钥K e 密文
用户A 用户B 传送给B 的信息
B 收到信息入侵者C
攻击密码分析
密钥的结构与分配
数据安全基于密钥而不是算法的保密
密钥的结构与分配
从密钥管理的途径窃取秘密要比单
纯的破译所花的代价要小得多。
最易渗透原则（Principle of Easiest Penetration ）：一个入侵者总是企图利用任何可能的入侵手段。
这种入侵没必要通过显而易见的手段，也没有必要针对安装有最可靠的防御系统。
威胁（threat ）、弱点（vulnerability ）、控制（control ）
密钥的结构与分配
短板效应/木桶定律(Buckets effect / Cannikin Law ）:一个木桶由许多块木板组成，其最大容量并不取决于桶壁上最长的那块木板，而恰恰受制于桶壁上最短的那块木板。
密钥的结构与分配
•密钥管理是处理密钥自产生到最终销毁的整个过程中的有关问题。
包括了密钥的产生、存储、分配、组织、使用、更换和销毁等内容。
•密钥管理的具体要求：
（1）密钥难以被非法窃取；
（2）在一定条件下窃取了密钥也没用；
（3）密钥的分配和更换过程对用户透明，用户不一定要亲自掌握密钥。
密钥的结构与分配
密钥的分级
•初级密钥（工作密钥）
用于加解密数据的密钥。
•二级密钥（密钥加密密钥）
用于保护初级密钥。
•主密钥（密钥加密密钥）
密钥管理方案中的最高级密钥，用于对二级密钥进行保护。
密钥的结构与分配
密钥的产生
•对称密码体制
密钥本质上是一种随机数或随机序列。
比如，对
于主密钥，应当是高质量的真随机序列；而对于
初级密钥，采用足够随机的伪随机序列就可以了。
•非对称密码体制
本质上是一种单向陷门函数，建立在某一数学难
题之上。
比如，RSA加密体制就是基于数论中的
“大数分解和素数检测”理论
密钥的结构与分配
密钥的存储
•明文形态
主密钥以明文形式存储，存储器必须是高度安全的，通常存储在专用密码装置中。
•密文形态
二级密钥的和初级密钥以密文形式存储。
•分量形态
密码共享（门限法）
密钥的结构与分配
密钥的存储
•秘密共享（门限法）：
将密钥K分成n个小片，由任意t（t>1）个小片可
以得到K，但少于t片就会因为信息短缺而不能确定K。
实质是一种分割秘密的技术，目的是阻止
秘密过于集中，达到分散风险和容忍入侵的目的。
密钥的结构与分配
密钥的分配
密钥分配中心（Key Distribution Center, KDC）：（1）每个节点或用户名需保管与KDC之间使用的密
钥加密密钥；
（2）KDC为每个用户保存互不相同的密钥加密密钥。
（3）用户通信时，向KDC申请，KDC把用密钥加密密钥加密的工作密钥发送给通讯双方。
优点：用户不须保存密钥，工作密钥一次一换，随用随申请、随清洗。
缺点：通信量大。
密钥的结构与分配
密钥的分配
•基于对称密码的密钥分配
密钥的结构与分配
密钥的分配
•公钥的分配
–公开发布
用户将自己的公钥发给所有
其他用户或向某一团体广播。
–公钥动态目录表
目录表的建立、维护以及公钥的分布
由可信的实体和组织承担。
–数字证书（公钥证书）
A
KU a
KU a
……
KU a
KU a
B
KU b
KU b
……
KU b
KU b
公钥目录
A
KU a
B
KU b
数字证书
数字证书
主体身份信息
主体的公钥
颁发者名称
其他信息
颁发者签名
驾驶证
驾驶员身份信息
执照种类（驾驶
能力）
公安局名称
其他信息
公安局盖章
数字证书
数字证书的产生过程
颁发者的计算机用户的计算机
产生密钥
姓名
私钥
公钥
颁发者公钥
颁发者私钥
数字签名
数字证书
数字证书
数字证书
数字证书
数字证书是将证书持有者的身份和其所拥有的公钥进行绑定的文件。
证书文件还包含签发该证书的权威机构认证中心CA （Certificate Authority）对该证书的签名。
用户通过数字证书交换各自公钥，
无须与公钥管理机构联系。
数字证书
数字证书方法满足的条件
–任何通信方可以读取证书并确定证书拥有者的姓名和公钥。
–任何通信方可以验证该证书出自证书管理员，而不是伪造的。
–只有证书管理员才可以产生并更新证书。
–任何通信方可以验证证书的当前性。
数字证书
X.509数字证书
–现实中有各种各样的数字证书，如PGP、SET、IPSec。
–目前应用最广泛的证书格式是国际电信联盟
ITU提出的X.509版本3。
–X.509最早于1988年颁布，1993年和1995年两次修改。
–Internet工程任务组针对X.509在Internet环境的
应用，颁布了一个作为X.509自己的RFC2459。
数字证书
X.509证书的格式和内容
证书格式版本：版本1、版本2或者版本3
证书序列号：本证书的唯一标识
签名算法标识符：本证书使用的数字签名算法
发证者的名称：证书颁发者的可识别名
有效期：证书有效的时间段
主体名称：证书拥有者的可识别名（非空）
主体公钥信息：申请者公钥以及公钥算法信息。
发证者唯一标识符：可选字段，很少使用
主体唯一标识符：可选字段，很少使用
扩展项：密钥和主体的附加属性说明
CA签名：CA对证书的数字签名
公钥基础设施
公钥基础设施（Public Key Infrastructure, PKI）PKI就是创建、管理、存储、分发和撤销基于公钥密码学的公钥证书的方法和策略，以及实现上述方法和策略所需人力、软件和硬件资源的集合。
•PKI提供的核心的安全服务
认证、完整性、机密性
•PKI提供的附加服务
不可否认性、安全通信、安全时间戳、公证
公钥基础设施
证
书
库
密钥
服务器证书颁发机构CA 注册认证
机构RA
PKI 基本组件PKI 系统模型
公钥基础设施
证书权威CA （Certificate Authority）
–即证书管理中心，或称认证权威，是公钥证书
的发行机构。
–CA对公钥进行公证，证明公钥主人身份与公钥的关系（CA用自己的私钥对证书签名）。
–CA可以为用户产生密钥对。
–CA也给自己颁发证书。
公钥基础设施
注册中心RA（Registration Authority）
–专门负责受理用户申请证书。
–对证书申请人的合法性进行认证，并决定是批准或拒绝证书申请，不负责签发证书。
–接收和授权密钥备份和恢复请求。
–接收和授权证书吊销请求。
公钥基础设施
数字证书的签发流程
–用户向CA提交RA的注册批准信息及自己的身份等信息(或者由RA向CA提供)
–CA验证所提交信息的正确性和真实性
–CA为用户产生密钥(或由用户自己产生并提供密钥)，并进行备份
–CA生成证书，并施加签名
–将证书的一个副本交给用户，并存档入库
公钥基础设施
PKI的信任模型
证书用户、证书主体、各个CA之间的证书认证关系称为PKI的信任模型。
–各个国家都建立自己的PKI，一个国家内部再
分别建立不同行业或不同地区的PKI。
–为了实现跨地区、跨行业，甚至跨国际的安全
电子业务，这些不同的PKI之间的互联互通和
相互信任是不可避免的。
公钥基础设施
严格层次信任模型
子CA22
根CA
子CA1子CA2
子CA11子CA12子CA13子CA21
用户11用户12用户13用户21用户22
公钥基础设施
Web信任模型
浏览器厂商在浏览器中内置了多个根CA，它们相互间是平行的，默认为用户信任。
公钥基础设施以用户为中心的信任模型
用户A
A的朋友
A的同事A的父亲
A的哥哥
A哥哥的
朋友
A父亲的
朋友
公钥基础设施
交叉认证信任模型
交叉认证是指两个CA互相为对方的公钥进行数字签名，形成交叉认证证书，使得各自签发的用户证书可以被对方的用户正确校验。
根CA根CA
用户A用户B用户C用户D
互相认证
互相信任
习题
✓简述密钥分配中心的实现原理和特点。
✓什么是PKI系统，它有哪些基本组成部分和信任模型？
✓什么是数字证书？请简述数字证书签发的基本流程。