公开密钥

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第七章 公开密钥设施PKI
二、PKI
RA(Registration Authority)
数字证书注册审批机构。RA系统是CA的证书发 放、管理的延伸。它负责证书申请者的信息录 入、审核以及证书发放等工作;同时,对发放 的证书完成相应的管理功能。发放的数字证书 可以存放于IC卡、硬盘或软盘等介质中。RA系 统是整个CA中心得以正常运营不可缺少的一部 分。
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PKI

基于非对称密钥系统的一套安全体系 基于数字证书的身份验证 基于对称密钥的数据保护
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PKI



该体系建立在统一的安全认证和规范基础 上。 PKI从技术上解决网上身份认证、信息完整 性、抗抵赖等安全问题。 为网络应用提供保证。
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PKI的应用


PKI提供一个安全的框架,使得PKI的应用 可以获得最终的利益。 例子:
在Web浏览器中,用户直接信任根CA密钥,因为 密钥是由制造商直接提供的;在PGP中,用户自 己验证密钥,从不设置其他可信介绍人,这就 是直接信任;当两个从不同的CA来的实体要进 行安全通信,而这两个CA之间不能交叉认证时, 这时也需要直接信任,在此基础上直接交换密 钥,建立起信任关系。如果没有直接信任,交 换密钥就没有价值的。
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信任涉及假设、期望和行为,这意 味着信任是不可能被定量测量的,信 任是与风险相联系的并且信任的建立 不可能总是全自动的。在PKI中,我 们可以把这个定义具体化为:如果一 个用户假定CA可以把任一公钥绑定到 某个实体上,则他信任该CA。
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第七章 公开密钥设施PKI
信任具有不同的类别。按照涉及到的事件、情 况的分类,信任可以表现为三种期待:对自然 与社会的秩序性,对合作伙伴承担的义务,对 某角色的技术能力。例如在电子商务中,交易 者信任交易系统对每个用户是公平的、对用户 的私有信息是严加保密的、交易系统是稳定的 并且能够完成交易的全过程而且保证交易的正 确性等等。 信任具有时间差。信任者的期待在前,被信任 者的行为在后,信任者与被信任者之间存在着 时间上的某种不对称性。
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PKI的基本功能



用户注册 证书申请 密钥产生 密钥更新 密钥备份 密钥恢复 证书作废 证书归档
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第七章 公开密钥设施PKI
二、信任及信任模式
1、什么是信任 信任: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。(ITU-T 推 荐 标 准 X.509的定义) 称A是信任者,B是被信任者。信任涉及对某种 事件、情况的预测、期望和行为。信任是信任 者对被信任者的一种态度,是对被信任者的一 种预期,相信被信任者的行为能够符合自己的 愿望。
我们为什么需要PKI
密码协议和密码算法解决了应用安全中的一 些关键问题 如何实现它们,并使它们能够真正应用起来?
如何将公钥颁发给个体? 个体的私钥存储在哪里? 到哪里去获得其它个体的公钥? 如何确定他人的公钥是否有效、合法?
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什么是PKI

PKI(Public-key infrastructure) 提供了解决这些问题的基础和框架 X.509定义PKI为:创建、管理、存储、发 布和撤消基于公钥密码系统的数字证书所 需要的硬件、软件、人和过程的集合。
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王丽将她的证书发送给李华,以便授权他 访问他的公钥。 李华使用CA的公钥对证书进行验证,如果 证明证书是有效的,他就承认证书中的公 钥是王丽的公钥。 与数字签名的情况一样,任何有权访问CA 公钥的接收者都可以确定证书是否是由特 定CA签名的。这个过程不要求访问任何机 密信息。上面这个方案假定李华有权访问 CA的公钥。如果李华有权拥有包含该公钥 的CA证书副本,则他就有权访问该密钥。
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第七章 公开密钥设施PKI CA的职能
二、PKI
(1)接收验证最终用户数字证书的申请。
(2)确定是否接受最终用户数字证书的申请-证书的审批。
(3)向申请者颁发、拒绝颁发数字证书-证书的发放。 (4)接收、处理最终用户的数字证书更新请求-证书的更新。 (5)接收最终用户数字证书的查询、撤销。 ( 6 ) 产 生 和 发 布 证 书 废 止 列 表 CRL(Certificate Revocation List) 。 (7)数字证书的归档。 (8)密钥归档。 (9)历史数据归档。
认证中心服务器:是数字证书生成、发放的运行 实体,同时提供发放证书的管理、证书废止列表(CRL) 的生成和处理等服务。
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第七章 公开密钥设施PKI
我国CA的建设情况 中国电信CA安全认证体系(CTCA)、上海电子商务CA 认证中心(SHECA)和中国金融认证中心(CA)等。 数字证书 数字证书是网络通讯中标志通讯各方身份信息的 一系列数据,提供了一种在Internet上验证身份的方 式,其作用类似于司机的驾驶执照或日常生活中的身 份证。由权威机构CA机构发行的,人们可以在交往中 用它来识别对方的身份。 最简单的证书包含一个公开密钥、名称以及证书授权 中心的数字签名。
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第七章 公开密钥设施PKI
1、认证机关 为信息安全提供有效的、可靠的保护机制,包 括机密性、身份验证特性、不可否认性(交易的各方 不可否认它们的参与)。这就需要依靠一个可靠的第 三 方 机 构 验 证 , 而 认 证 中 心 ( CA:Certification Authority)专门提供这种服务。 证书机制是目前被广泛采用的一种安全机制, 使 用 证 书 机 制 的 前 提 是 建 立 CA(Certification Authority-认证中心)以及配套的RA(Registration Authority --注册审批机构)系统。
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第七章 公开密钥设施PKI
美国的公开密钥体制
1.PAA(Policy Approval Authority)策略机构是PKI核心和 基础,为所有的用户、用户组织和CA制定指南,监管所有制 定策略的机构。 2.PCA(Policy Creation Authority)是整个PKI的二级CA, 开发安全策略。
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第七章 公开密钥设施PKI
信任是动态和非单调的。信任关系的建立有很多 种,如自觉的、强制的、道德约束的或法律制约 的、利益驱动的。信任随着实体的行为结果将动 态变化。对一个实体得出的信任或不信任评价依 赖于被信任者的交易历史,良好的交易评价将得 到较高程度的信任,信任者依据对决策之后行动 结果的信任评价,不断修正对实体的信任程度。 信任是决策的重要因素,但不是唯一因素。例如 实体A信任实体B,而同时实体B不信任实体A,但 实体B可能为获得较大的收益而不顾风险与实体A 与进行一次交易。
在WEB服务器和浏览器之间的通信 电子邮件 电子数据内部交换 在Internet上的信用卡交易 虚拟专用网VPN

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PKI的构成



认证中心(CA):负责签发、管理和作废 证书等操作 注册中心(RA):建立证书持有者和证书 之间的联系。 证书库 密钥备份及恢复系统 证书作废处理系统 PKI应用接口系统
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第七章 公开密钥设施PKI
认证中心为了实现其功能,主要由以下三部分组成: 注册服务器:通过 Web Server 建立的站点,可 为客户提供每日24小时的服务。因此客户可在自己方 便的时候在网上提出证书申请和填写相应的证书申请 表,免去了排队等候等烦恼。
证书申请受理和审核机构:负责证书的申请和审 核。它的主要功能是接受客户证书申请并进行审核。
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第七章 公开密钥设施PKI
第三方信任
第三方
信任
信任 第三方信任 Alice
信任
Bob
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第七章 公开密钥设施PKI
扩展的第三方信任模型 (交叉认证)
CA CA 第三方 Alice 信任 CA域Y
Bob
Alice CA域X
Bob
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第七章 公开密钥设施PKI
2)直接信任 直接信任是最简单的信任形式。两个实体间无 须第三方介绍而直接建立信任关系。
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第七章 公开密钥设施PKI
信任者与被信任者建立信任关系分为四个阶段:
1)信任者对被信任者的行为进行信任评价,得到 预测结果;
2)依据预测结果及其他参考因素,进行综合决策, 决定被信任者的行为是否发生; 3)若被信任者的行为发生,将产生实际结果; 4)对被信任者的行为结果进行信任评价,即比较 预测结果与实际结果,根据信任评价修正信任关 系。
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第七章 公开密钥设施PKI
什么是CA机构 CA机构,又称为证书授证中心,是为了解决电 子商务活动中交易参与的各方身份、资信的认定, 维护交易活动中的安全,从根本上保障电子商务交 易活动顺利进行而设立的,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。 在SET交易中,CA不仅对持卡人、商户发放证书, 还要对收款的银行、网关发放证书。它负责产生、 分配并管理所有参与网上交易的个体所需的数字证 书,因此是安全电子交易的核心环节。
计算机系统安全
第七章 公开密钥设施PKI Public key infrastructure
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第七章 公开密钥设施PKI
一、需要解决的问题
网络安全的要求:
数据传输的机密性
数据交换的完整性
发送信息的不可否认性
交易者身份的确定性
安全解决方案:
建立安全证书体系结构。提供在网上验证身份的方式。 主要采用了公开密钥体制,其它还包括对称密钥加密、 数字签名、数字信封等技术。 2
数字认证的过程
(1)证书请求 (证书+公钥)
证书授权 王丽
(3)王丽将证 书交给李华
(2)消息(使用CA私钥 进行了签名)
李华
(4)验证CA签名
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数字认证过程

Baidu Nhomakorabea
王丽将一个签名的证书请求(包括她的名 字、公钥、可能还有其他的一些信息)发 送到CA CA使用王丽的请求创建一个消息。CA使用 其私钥对消息进行签名,以便创建一个单 独的签名。CA将消息和签名返回给王丽。 消息和签名共同构成了王丽的证书。
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CA
直接信任
CA
Bob Bill Anne
Alice
CA域X
CA域Y
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第七章 公开密钥设施PKI
数字证书和PKI解决哪些问题
数字证书能够解决信息传输的保密性、完整性、不 可否认性、交易者身份的确定性问题。数字证书和 PKI结合解决电子商务中的安全问题。
在传统的安全解决方案中,密码服务与应用紧密地结 合在一起,每一种网络应用都有自己的一套密钥管理, 功能大量冗余,管理维护工作复杂,费用高,而且这 种分散式的方案存在安全隐患,互操作性也得不到保 证; 而PKI以统一的、通用的方式来解决所有应用的 共同安全问题。利用PKI可以方便地建立和维护一个 可信的网络计算环境,从而使得人们在这个无法直接 相互面对的环境里,能够确认彼此身份和所交换的信 息,能够安全地从事商务活动。 21
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第七章 公开密钥设施PKI
证书原理:数字证书采用公钥体制。用户设定一把特 定的仅为本人所有的私有密钥(私钥), 用它进行解 密和签名;同时设定一把公共密钥(公钥)并由本人 公开,为一组用户所共享,用于加密和验证签名。 数字证书的作用:使用数字证书,通过运用对称和非 对称密码体制等密码技术建立起一套严密的身份认证 系统,从而保证信息除发方和接方外不被其它人窃取 或篡改。
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第七章 公开密钥设施PKI
2、直接信任与推荐信任 按照有无第三方可信机构参与,信任可划分为 直接信任和第三方的推荐信任。 1)第三方信任
第三方信任是指两个实体以前没有建立起信任 关系,但双方与共同的第三方有信任关系,第 三方为两者的可信任性进行了担保,由此建立 起来的信任关系。第三方信任的实质是第三方 的推荐信任,是目前网络安全中普遍采用的信 任模式。
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第七章 公开密钥设施PKI
信任具有不确定性。依据信任而做出的决策, 产生的行为结果是不确定的,即结果可能与期 望相符也可能与期望不符。信任是实体决策时 的一个主观概念,是一种非理性的行为,它处 在全知与无知之间,是一种依据过去形成的信 任关系对未来的期望。 信任与风险是相联系的。信任是在对未来事件 的不可预料中才会有的,行为结果的不确定性 使信任者的决策具有风险,即便决策依据完全 信任。行为结果如果具备了确定性,就不存在 风险与应对风险这一特定方式了。
3.CA是第三层实体。CA在其上级PCA规定的安全策略下运 行。
4.ORA(Organization Registration Authority)鉴别个人 身份,确认用户与单位的隶属关系。 5.用户:用户是整个PKI树的叶节点,用户通常是个人。 6.目录服务器:使用X.500或LDAP提供证书和CRL发布功 能。
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