证书授权机构CA和数字证书

一、引言

1.1 问题的引入

客户端A、B、C都想要下载服务器S的某个文件，但文件传输过程中会经过许多不可靠的节点，应该如何保证A、B、C的请求不被篡改，且保证A、B、C收到的是没有被篡改的文件呢？

1.2 第一次解决——加密

服务器S做了一对密钥，私钥自己保留，并把公钥发送给客户端A、客户端B、客户端C保存。

这样，客户端A可以用公钥对请求进行加密，密文为&A2*XVqzp346(??=；服务器S收到后用私钥解密，明文为“客户端A想要下载资源文件”；中间节点没有私钥，无法解密这个请求，也就无法篡改了。

此时，服务器S需要把资源文件传给客户端A，需要保证安全性，于是服务器S决定使用“数字签名（Digital Signature）”：将资源文件用Hash函数生成“摘要（Digest）”，然后用私钥对这个摘要加密，生成数字签名。中间节点一旦修改任意的数据，摘要就会发生变化，而新的摘要需要用私钥加密，中间节点无法生成新的摘要，也就无法篡改了。

例如服务器S生成摘要“MD5-1234567”，加密后为数字签名Xzpqp190&)DVsz；将资源文件和数字签名一起发给客户端，客户端收到后用资源文件生成摘要“MD5-1234567”，用公钥解密数字签名，得到服务器S发送的摘要“MD5-1234567”，如果两个摘要一样，则文件确实是服务器S发出的。

1.3 加密存在的问题

不可靠节点U通过某种方式去掉了服务器S的真公钥，并自己生成了一对假公钥，把假公钥发送给客户端A。当服务器S传递文件的时候，不可靠节点U解开资源文件，并加入木马病毒，重新用自己的私钥签名，发送给客户端A。客户端A用U的假公钥解开验证，一切正常，误以为是服务器S传递过来的真文件。

1.4 第二次解决——证书授权中心

服务器S去一个权威机构“证书授权中心（Certificate Authority）”，将服务器的信息、服务器S的公钥一起用CA私钥加密，生成“数字证书（Digital Certificate）”。

服务器S把通过认证的证书发给客户端，客户端用CA公钥解密和验证后得到服务器S公钥，保证服务器S公钥不会被篡改。

二、数字签名 Digital Signature

数字签名（Digital Signature），就是只有信息的发送者才能产生的别人无法伪造的一段数字串。常见的数字签名手段就是Hash算法，如MD5、SHA256，原理也很简单，将数据通过哈希函数映射到一段字符串上，一旦改动了数据，字符串也会变化，不产生变化的概率极低，也就是所谓的“不可抵赖性”。

MD5在我中学时期很火，各大下载站为了保证自己的下载内容没有被注入木马，通常都会在网站上挂着MD5校验值。现在木马已经很少了，而且SHA256更安全用得更多一些。

三、证书授权中心 CA

证书授权中心（Certificate Authority，CA），作为一个受信任的第三方，承担公钥合法性校验的责任。

3.1 证书链 Certificate Chain

CA如果直接颁发数字证书，一旦CA的私钥泄漏，所有的证书都将无效。

因此CA设立了三级证书，分别是根证书（Root Certificates）、中间证书（Intermediates Certificates）、终端用户证书（End-user Certificates）。

根证书的私钥通常存放在断网的环境里，隔离保护；根证书通常除了提供官方下载渠道下载，还会和其他厂商合作，比如Windows操作系统，Chrome浏览器，让其内置这张证书。
中间证书可能会有多级，比如二级中间证书、三级中间证书等。终端用户证书只能由这些二级CA、三级CA颁发，这样一旦某个中间CA的私钥泄漏，根CA重新颁发一张证书即可。中间CA的私钥一旦泄漏，也意味着各大浏览器都会标记这家CA颁发出的终端用户证书不安全，这家公司将会倒闭。
终端用户证书则是我们平时使用到的服务器证书。

剩下的问题就是这么多级证书如何做校验？

根证书-中间证书-终端用户证书形成了证书链（Certificate Chain），当校验的时候，根据颁发机构ID一级一级往上提取证书，然后一级一级根据公钥校验证书合法性。

我们可以看看比较出名的公司使用的什么证书（通过点击浏览器小绿锁就可以看到了）：

百度用的Globalsign根CA。

中国建设银行用的DigiCert。

github用的DigiCert。

google用的GlobalSign。

3.2 自建CA问题

如果只是自己使用，当然可以自己搭建CA给自己签发证书，但浏览器一般都会提示“不安全”，因为这个证书不是权威机构颁发的。

四、证书类型

证书一共有三种类型：域名型证书DV（Domain Validation SSL Certificate）、企业组织型证书OV（Organization Validation SSL Certificate）、增强型证书EV（Extended Validation SSL Certificate）。

对比项	DV	OV	EV
审核内容	域名	域名、组织信息	域名、组织信息、第三方数据库
签发周期	几分钟~几小时	2~5天	5~7天
赔付保障	少	一般	多
浏览器表现	绿锁	绿锁	绿锁+组织信息
证书详情	显示域名	显示组织名	显示组织名
用途	个人站点	一般企业网站	金融等要求较高的企业网站
收费	千元级	万元级	万元级

例如，随便找的一个个人博客的DV证书：

百度的OV证书：
随便找的一个EV证书网站，会在浏览器显示公司信息：

证书授权机构CA和数字证书

一、引言 ​

1.1 问题的引入 ​

1.2 第一次解决——加密 ​

1.3 加密存在的问题 ​

1.4 第二次解决——证书授权中心 ​

二、数字签名 Digital Signature ​

三、证书授权中心 CA ​

3.1 证书链 Certificate Chain ​

3.2 自建CA问题 ​

四、证书类型 ​

参考资料 ​