数字证书原理

数字证书原理

文中首先解释了加密解密的一些基础知识和概念，然后通过一个加密通信过程的例子说明了加密算法的作用，以及数字证书的出现所起的作用。接着对数字证书做一个详细的解释，并讨论一下windows中数字证书的管理，最后演示使用makecert生成数字证书。如果发现文中有错误的地方，或者有什么地方说得不够清楚，欢迎指出！

1、基础知识

这部分内容主要解释一些概念和术语，最好是先理解这部分内容。

1.1、公钥密码体制(public-key cryptography)

公钥密码体制分为三个部分，公钥、私钥、加密解密算法，它的加密解密过程如下：

∙加密：通过加密算法和公钥对内容(或者说明文)进行加密，得到密文。加密过程需要用到公钥。

∙解密：通过解密算法和私钥对密文进行解密，得到明文。解密过程需要用到解密算法和私钥。注意，由公钥加密的内容，只能由私钥进行解密，也就是说，由公钥加密的内容，如果不知道私钥，是无法解密的。

公钥密码体制的公钥和算法都是公开的(这是为什么叫公钥密码体制的原因)，私钥是保密的。大家都以使用公钥进行加密，但是只有私钥的持有者才能解密。在实际的使用中，有需要的人会生成一对公钥和私钥，把公钥发布出去给别人使用，自己保留私钥。

1.2、对称加密算法(symmetric key algorithms)

在对称加密算法中，加密使用的密钥和解密使用的密钥是相同的。也就是说，加密和解密都是使用的同一个密钥。因此对称加密算法要保证安全性的话，密钥要做好保密，只能让使用的人知道，不能对外公开。这个和上面的公钥密码体制有所不同，公钥密码体制中加密是用公钥，解密使用私钥，而对称加密算法中，加密和解密都是使用同一个密钥，不区分公钥和私钥。

// 密钥，一般就是一个字符串或数字，在加密或者解密时传递给加密/解密算法。前面在公钥密码体制中说到的公钥、私钥就是密钥，公钥是加密使用的密钥，私钥是解密使用的密钥。

1.3、非对称加密算法(asymmetric key algorithms)

在非对称加密算法中，加密使用的密钥和解密使用的密钥是不相同的。前面所说的公钥密码体制就是一种非对称加密算法，他的公钥和是私钥是不能相同的，也就是说加密使用的密钥和解密使用的密钥不同，因此它是一个非对称加密算法。

1.4、RSA简介

RSA是一种公钥密码体制，现在使用得很广泛。如果对RSA本身有兴趣的，后面看我有没有时间写个RSA的具体介绍。

RSA密码体制是一种公钥密码体制，公钥公开，私钥保密，它的加密解密算法是公开的。由公钥加密的内容可以并且只能由私钥进行解密，并且由私钥加密的内容可以并且只能由公钥进行解密。也就是说，RSA的这一对公钥、私钥都可以用来加密和解密，并且一方加密的内容可以由并且只能由对方进行解密。

1.5、签名和加密

我们说加密，是指对某个内容加密，加密后的内容还可以通过解密进行还原。比如我们把一封邮件进行加密，加密后的内容在网络上进行传输，接收者在收到后，通过解密可以还原邮件的真实内容。

这里主要解释一下签名，签名就是在信息的后面再加上一段内容，可以证明信息没有被修改过，怎么样可以达到这个效果呢？一般是对信息做一个hash计算得到一个hash值，注意，这个过程是不可逆的，也就是说无法通过hash值得出原来的信息内容。在把信息发送出去时，把这个hash值加密后做为一个签名和信息一起发出去。接收方在收到信息后，会重新计算信息的hash值，并和信息所附带的hash值(解密后)进行对比，如果一致，就说明信息的内容没有被修改过，因为这里hash计算可以保证不同的内容一定会得到不同的hash值，所以只要内容一被修改，根据信息内容计算的hash值就会变化。当然，不怀好意的人也可以修改信息内容的同时也修改hash值，从而让它们可以相匹配，为了防止这种情况，hash值一般都会加密后(也就是签名)再和信息一起发送，以保证这个hash值不被修改。至于如何让别人可以解密这个签名，这个过程涉及到数字证书等概念，我们后面在说到数字证书时再详细说明，这里您先只需先理解签名的这个概念。

2、一个加密通信过程的演化

我们来看一个例子，现在假设―服务器‖和―客户‖要在网络上通信，并且他们打算使用RSA(参看前面的RSA简介)来对通信进行加密以保证谈话内容的安全。由于是使用RSA 这种公钥密码体制，―服务器‖需要对外发布公钥(算法不需要公布，RSA的算法大家都知道)，自己留着私钥。―客户‖通过某些途径拿到了―服务器‖发布的公钥，客户并不知道私钥。―客户‖具体是通过什么途径获取公钥的，我们后面再来说明，下面看一下双方如何进行保密的通信：

2.1 第一回合：

―客户‖->―服务器‖：你好

―服务器‖->―客户‖：你好，我是服务器

―客户‖->―服务器‖：？？？？

因为消息是在网络上传输的，有人可以冒充自己是―服务器‖来向客户发送信息。例如上面的消息可以被黑客截获如下：

―客户‖->―服务器‖：你好

―服务器‖->―客户‖：你好，我是服务器

“客户”->“黑客”：你好// 黑客在―客户‖和―服务器‖之间的某个路由器上截获―客户‖发给服务器的信息，然后自己冒充―服务器‖

“黑客”->“客户”：你好，我是服务器

因此―客户‖在接到消息后，并不能肯定这个消息就是由―服务器‖发出的，某些―黑客‖也可以冒充―服务器‖发出这个消息。如何确定信息是由―服务器‖发过来的呢？有一个解决方法，因为只有服务器有私钥，所以如果只要能够确认对方有私钥，那么对方就是―服务器‖。因此通信过程可以改进为如下：

2.2 第二回合：

―客户‖->―服务器‖：你好

―服务器‖->―客户‖：你好，我是服务器

―客户‖->―服务器‖：向我证明你就是服务器

―服务器‖->―客户‖：你好，我是服务器{你好，我是服务器}[私钥|RSA]

// 注意这里约定一下，{} 表示RSA加密后的内容，[ | ]表示用什么密钥和算法进行加密，后面的示例中都用这种表示方式，例如上面的{你好，我是服务器}[私钥

|RSA]就表示用私钥对―你好，我是服务器‖进行加密后的结果。

为了向―客户‖证明自己是―服务器‖，―服务器‖把一个字符串用自己的私钥加密，把明文和加密后的密文一起发给―客户‖。对于这里的例子来说，就是把字符串―你好，我是服务器‖和这个字符串用私钥加密后的内容{你好，我是男人}[私钥|RSA] 发给客户。

―客户‖收到信息后，她用自己持有的公钥解密密文，和明文进行对比，如果一致，说明信息的确是由男人发过来的。也就是说―客户‖把{你好，我是服务器}[私钥|RSA]这个内容用公钥进行解密，然后和―你好，我是服务器‖对比。因为用―服务器‖用私钥加密后的内容，由并且只能由公钥进行解密，私钥只有―服务器‖持有，所以如果解密出来的内容是能够对得上的，那说明信息一定是从―服务器‖发过来的。