數(shù)字證書(shū)應(yīng)用綜合揭秘（包括證書(shū)生成、加密、解密、簽名、驗(yàn)簽）

引言

數(shù)字證書(shū)是一個(gè)經(jīng)證書(shū)授權(quán)中心數(shù)字簽名的包含公開(kāi)密鑰擁有者信息以及公開(kāi)密鑰的文件。為現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)安全化標(biāo)準(zhǔn)，如今大部分的 B2B、B2C、P2P、O2O 等商業(yè)網(wǎng)站，含有重要企業(yè)資料個(gè)人資料的信息資信網(wǎng)站，政府機(jī)構(gòu)金融機(jī)構(gòu)等服務(wù)網(wǎng)站大部分都使用了數(shù)字證書(shū)來(lái)加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的安全性。
數(shù)字證書(shū)一般由經(jīng)過(guò)國(guó)家認(rèn)證的權(quán)威機(jī)構(gòu)頒發(fā)，即CA（例如中國(guó)各地方的CA公司）中心簽發(fā)的證書(shū)，也可以由企業(yè)級(jí)CA系統(tǒng)進(jìn)行簽發(fā)，例如：Symantec、ResellerClub、數(shù)安時(shí)代等。開(kāi)發(fā)人員也可以通過(guò)工具自動(dòng)生成證書(shū)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，但不經(jīng)過(guò)認(rèn)證的證書(shū)將被視為無(wú)效證書(shū)，不保安全保護(hù)，但仍可正常運(yùn)行。
在這篇文章里將為大家介紹數(shù)字證書(shū)的生成使用過(guò)程，以及對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密、解密、簽名、驗(yàn)簽的使用方式。
希望能對(duì)各位的學(xué)習(xí)研究有所幫助，當(dāng)中有所錯(cuò)漏的地方敬請(qǐng)點(diǎn)評(píng)。

一、數(shù)字證書(shū)介紹

三、生成數(shù)字證書(shū)的方式

六、數(shù)字證書(shū)簽名與驗(yàn)簽

1.1 什么是數(shù)字證書(shū)

數(shù)字證書(shū)就是互聯(lián)網(wǎng)通訊中標(biāo)志通訊各方身份信息的一串?dāng)?shù)字，提供了一種在Internet上驗(yàn)證通信實(shí)體身份的方式，數(shù)字證書(shū)不是數(shù)字身份證，而是身份認(rèn)證機(jī)構(gòu)蓋在數(shù)字身份證上的一個(gè)章或印（或者說(shuō)加在數(shù)字身份證上的一個(gè)簽名）。它是由權(quán)威機(jī)構(gòu)——CA機(jī)構(gòu)，又稱(chēng)為證書(shū)授權(quán)（Certificate Authority）中心發(fā)行的，人們可以在網(wǎng)上用它來(lái)識(shí)別對(duì)方的身份。

• 企業(yè)或機(jī)構(gòu)身份證書(shū)

符合 X.509 標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字安全證書(shū)，證書(shū)中包含企業(yè)信息和企業(yè)的公鑰，用于標(biāo)識(shí)證書(shū)持有企業(yè)的身份。數(shù)字安全證書(shū)和對(duì)應(yīng)的私鑰存儲(chǔ)于 E-key 或 IC 卡中，可以用于企業(yè)在電子商務(wù)方面的對(duì)外活動(dòng)，如合同簽定、網(wǎng)上證券交易、交易支付信息等方面。 

• 支付網(wǎng)關(guān)證書(shū)

支付網(wǎng)關(guān)證書(shū)是證書(shū)簽發(fā)中心針對(duì)支付網(wǎng)關(guān)簽發(fā)的數(shù)字證書(shū)，是支付網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)加解密的主要工具，用于數(shù)字簽名和信息加密。支付網(wǎng)關(guān)證書(shū)僅用于支付網(wǎng)關(guān)提供的服務(wù)（Internet 上各種安全協(xié)議與銀行現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換）。支付網(wǎng)關(guān)證書(shū)只能在有效狀態(tài)下使用。支付網(wǎng)關(guān)證書(shū)不可被申請(qǐng)者轉(zhuǎn)讓。 

• 服務(wù)器證書(shū)

符合 X.509 標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字安全證書(shū)，證書(shū)中包含服務(wù)器信息和服務(wù)器的公鑰，在網(wǎng)絡(luò)通訊中用于標(biāo)識(shí)和驗(yàn)證服務(wù)器的身份。數(shù)字安全證書(shū)和對(duì)應(yīng)的私鑰存儲(chǔ)于 E-key 中。服務(wù)器軟件利用證書(shū)機(jī)制保證與其他服務(wù)器或客戶(hù)端通信時(shí)雙方身份的真實(shí)性、安全性、可信任度等。 

• 企業(yè)或機(jī)構(gòu)代碼簽名證書(shū)

代碼簽名證書(shū)是 CA 中心簽發(fā)給軟件提供商的數(shù)字證書(shū)，包含軟件提供商的身份信息、公鑰及 CA 的簽名。軟件提供商使用代碼簽名證書(shū)對(duì)軟件進(jìn)行簽名后放到 Internet 上，當(dāng)用戶(hù)在 Internet 上下載該軟件時(shí)，將會(huì)得到提示，從而可以確信：軟件的來(lái)源；軟件自簽名后到下載前，沒(méi)有遭到修改或破壞。代碼簽名證書(shū)可以對(duì) 32-bit .exe 、 .cab 、 .ocx 、 .class 等程序和文件 進(jìn)行簽名。 

• 安全電子郵件證書(shū)

符合 X.509 標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字安全證書(shū)，通過(guò) IE 或 Netscape 申請(qǐng)，用 IE 申請(qǐng)的證書(shū)存儲(chǔ)于 WINDOWS 的注冊(cè)表中，用 NETSCAPE  申請(qǐng)的存儲(chǔ)于個(gè)人用戶(hù)目錄下的文件中。用于安全電子郵件或向需要客戶(hù)驗(yàn)證的 WEB 服務(wù)器(https 服務(wù)) 表明身份。

• 個(gè)人代碼簽名證書(shū)

個(gè)人代碼簽名證書(shū)是 CA 中心簽發(fā)給軟件提供人的數(shù)字證書(shū)，包含軟件提供個(gè)人的身份信息、公鑰及 CA 的簽名。軟件提供人使用代碼簽名證書(shū)對(duì)軟件進(jìn)行簽名后放到 Internet 上，當(dāng)用戶(hù)在 Internet 上下載該軟件時(shí)，將會(huì)得到提示，從而可以確信：軟件的來(lái)源；軟件自簽名后到下載前，沒(méi)有遭到修改或破壞。代碼簽名證書(shū)可以對(duì) 32-bit .exe 、 .cab 、 .ocx 、 .class 等程序和文件進(jìn)行簽名。

從數(shù)字證書(shū)的技術(shù)角度分，CA中心發(fā)放的證書(shū)分為兩類(lèi)：SSL證書(shū)和SET證書(shū)。一般地說(shuō)，SSL 證書(shū)（安全套接層）是服務(wù)于銀行對(duì)企業(yè)或企業(yè)對(duì)企業(yè)的電子商務(wù)活動(dòng)的；而SET（安全電子交易）證書(shū)則服務(wù)于持卡消費(fèi)、網(wǎng)上購(gòu)物。雖然它們都是用于識(shí)別身份和數(shù)字簽名的證書(shū)，但它們的信任體系完全不同，而且所符合的標(biāo)準(zhǔn)也不一樣。

1.3 數(shù)字證書(shū)的格式

證書(shū)主要的文件類(lèi)型和協(xié)議有: PEM、DER、PFX、JKS、KDB、CER、KEY、CSR、CRT、CRL 、OCSP、SCEP等。

1.3.1 PEM 格式

Openssl使用 PEM(Privacy Enhanced Mail)格式來(lái)存放各種信息,它是 openssl 默認(rèn)采用的信息存放方式。Openssl 中的 PEM 文件一般包含如下信息:
內(nèi)容類(lèi)型:表明本文件存放的是什么信息內(nèi)容,它的形式為“——-BEGIN XXXX ——”,與結(jié)尾的“——END XXXX——”對(duì)應(yīng)。
頭信息:表明數(shù)據(jù)是如果被處理后存放,openssl 中用的最多的是加密信息,比如加密算法以及初始化向量 iv。
信息體:為 BASE64 編碼的數(shù)據(jù)。可以包括所有私鑰（RSA 和 DSA）、公鑰（RSA 和 DSA）和 (x509) 證書(shū)。它存儲(chǔ)用 Base64 編碼的 DER 格式數(shù)據(jù)，用 ascii 報(bào)頭包圍，因此適合系統(tǒng)之間的文本模式傳輸。
使用PEM格式存儲(chǔ)的證書(shū)：

1 -----BEGIN CERTIFICATE-----
2 MIIF6TCCBNGgAwIBAgIQSSOR8EYFvAGtG16qv0lZ4DANBgkqhkiG9w0BAQsFADBC
3 MQswCQYDVQQGEwJVUzEWMBQGA1UEChMNR2VvVHJ1c3QgSW5jLjEbMBkGA1UEAxMS
4 UmFwaWRTU0wgU0hBMjU2IENBMB4XDTE3MDQyNDAwMDAwMFoXDTE5MDQyNDIzNTk1
5 OVowITEfMB0GA1UEAwwWc2VjdXJpdHkucHVqaW53YW5nLmNvbTCCASIwDQYJKoZI
6 hvcNAQEBBQADggEPADCCAQoCggEBANrPWriCfyigreL9cVAyEPesYScRd176xhH0
7 .
8 -----END CERTIFICATE-----

使用PEM格式存儲(chǔ)的私鑰：

1 -----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----
2 MIIF6TCCBNGgAwIBAgIQSSOR8EYFvAGtG16qv0lZ4DANBgkqhkiG9w0BAQsFADBC
3 MQswCQYDVQQGEwJVUzEWMBQGA1UEChMNR2VvVHJ1c3QgSW5jLjEbMBkGA1UEAxMS
4 UmFwaWRTU0wgU0hBMjU2IENBMB4XDTE3MDQyNDAwMDAwMFoXDTE5MDQyNDIzNTk1
5 OVowITEfMB0GA1UEAwwWc2VjdXJpdHkucHVqaW53YW5nLmNvbTCCASIwDQYJKoZI
6 hvcNAQEBBQADggEPADCCAQoCggEBANrPWriCfyigreL9cVAyEPesYScRd176xhH0
7 
8 -----END RSA PRIVATE KEY-----

使用PEM格式存儲(chǔ)的證書(shū)請(qǐng)求文件：

1 -----BEGIN CERTIFICATE REQUEST-----
2 MIIF6TCCBNGgAwIBAgIQSSOR8EYFvAGtG16qv0lZ4DANBgkqhkiG9w0BAQsFADBC
3 MQswCQYDVQQGEwJVUzEWMBQGA1UEChMNR2VvVHJ1c3QgSW5jLjEbMBkGA1UEAxMS
4 UmFwaWRTU0wgU0hBMjU2IENBMB4XDTE3MDQyNDAwMDAwMFoXDTE5MDQyNDIzNTk1
5 OVowITEfMB0GA1UEAwwWc2VjdXJpdHkucHVqaW53YW5nLmNvbTCCASIwDQYJKoZI
6 hvcNAQEBBQADggEPADCCAQoCggEBANrPWriCfyigreL9cVAyEPesYScRd176xhH0
7 .
8 -----END CERTIFICATE REQUEST-----

1.3.2 DER 格式

辨別編碼規(guī)則 (DER) 可包含所有私鑰、公鑰和證書(shū)。它是大多數(shù)瀏覽器的缺省格式，并按 ASN1 DER 格式存儲(chǔ)。它是無(wú)報(bào)頭的 － PEM 是用文本報(bào)頭包圍的 DER。
PFX 或 P12 – 公鑰加密標(biāo)準(zhǔn) #12 (PKCS#12) 可包含所有私鑰、公鑰和證書(shū)。其以二進(jìn)制格式存儲(chǔ)，也稱(chēng)為 PFX 文件。通常可以將Apache/OpenSSL使用的“KEY文件 + CRT文件”格式合并轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的PFX文件，你可以將PFX文件格式導(dǎo)入到微軟IIS 5/6、微軟ISA、微軟Exchange Server等軟件。轉(zhuǎn)換時(shí)需要輸入PFX文件的加密密碼。

1.3.3 JKS格式

通常可以將Apache/OpenSSL使用的“KEY文件 + CRT文件”格式”轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的Java Key Store(JKS)文件。JKS文件格式被廣泛的應(yīng)用在基于Java的WEB服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、中間件。你可以將JKS文件導(dǎo)入到TOMCAT、 WEBLOGIC 等軟件。

1.3.4 KDB格式

通常可以將Apache/OpenSSL使用的“KEY文件 + CRT文件”格式轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的IBM KDB文件。KDB文件格式被廣泛的應(yīng)用在IBM的WEB服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、中間件。你可以將KDB文件導(dǎo)入到IBM HTTP Server、IBM Websphere 等軟件。

1.3.5 CSR 格式（證書(shū)請(qǐng)求文件 Certificate Signing Request)

生成 X509 數(shù)字證書(shū)前,一般先由用戶(hù)提交證書(shū)申請(qǐng)文件,然后由 CA 來(lái)簽發(fā)證書(shū)。大致過(guò)程如下(X509 證書(shū)申請(qǐng)的格式標(biāo)準(zhǔn)為 pkcs#10 和 rfc2314):
用戶(hù)生成自己的公私鑰對(duì);
構(gòu)造自己的證書(shū)申請(qǐng)文件,符合 PKCS#10 標(biāo)準(zhǔn)。該文件主要包括了用戶(hù)信息、公鑰以及一些可選的屬性信息,并用自己的私鑰給該內(nèi)容簽名;
用戶(hù)將證書(shū)申請(qǐng)文件提交給 CA;
CA 驗(yàn)證簽名,提取用戶(hù)信息,并加上其他信息(比如頒發(fā)者等信息),用 CA 的私鑰簽發(fā)數(shù)字證書(shū);
說(shuō)明:數(shù)字證書(shū)(如x.509)是將用戶(hù)(或其他實(shí)體)身份與公鑰綁定的信息載體。一個(gè)合法的數(shù)字證書(shū)不僅要符合 X509 格式規(guī)范,還必須有 CA的簽名。用戶(hù)不僅有自己的數(shù)字證書(shū),還必須有對(duì)應(yīng)的私鑰。X509v3數(shù)字證書(shū)主要包含的內(nèi)容有:證書(shū)版本、證書(shū)序列號(hào)、簽名算法、頒發(fā)者信息、有效時(shí)間、持有者信息、公鑰信息、頒發(fā)者 ID、持有者 ID 和擴(kuò)展項(xiàng)。

1.3.6 OCSP格式（在線(xiàn)證書(shū)狀態(tài)協(xié)議 Online Certificate StatusProtocol,rfc2560)

用于實(shí)時(shí)表明證書(shū)狀態(tài)。OCSP 客戶(hù)端通過(guò)查詢(xún) OCSP服務(wù)來(lái)確定一個(gè)證書(shū)的狀態(tài),可以提供給使用者一個(gè)或多個(gè)數(shù)字證書(shū)的有效性資料，它建立一個(gè)可實(shí)時(shí)響應(yīng)的機(jī)制，讓用戶(hù)可以實(shí)時(shí)確認(rèn)每一張證書(shū)的有效性，解決由CRL引發(fā)的安全問(wèn)題。。OCSP 可以通過(guò) HTTP協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)。rfc2560 定義了 OCSP 客戶(hù)端和服務(wù)端的消息格式。

1.3.7 CRL格式（證書(shū)吊銷(xiāo)列表 Certification Revocation List)

是一種包含撤銷(xiāo)的證書(shū)列表的簽名數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。CRL是證書(shū)撤銷(xiāo)狀態(tài)的公布形式,CRL 就像信用卡的黑名單,用于公布某些數(shù)字證書(shū)不再有效。CRL是一種離線(xiàn)的證書(shū)狀態(tài)信息。它以一定的周期進(jìn)行更新。CRL 可以分為完全 CRL和增量 CRL。在完全 CRL中包含了所有的被撤銷(xiāo)證書(shū)信息,增量 CRL 由一系列的 CRL 來(lái)表明被撤銷(xiāo)的證書(shū)信息,它每次發(fā)布的 CRL 是對(duì)前面發(fā)布 CRL的增量擴(kuò)充。基本的 CRL 信息有:被撤銷(xiāo)證書(shū)序列號(hào)、撤銷(xiāo)時(shí)間、撤銷(xiāo)原因、簽名者以及 CRL 簽名等信息。基于 CRL的驗(yàn)證是一種不嚴(yán)格的證書(shū)認(rèn)證。CRL 能證明在 CRL 中被撤銷(xiāo)的證書(shū)是無(wú)效的。但是,它不能給出不在 CRL中的證書(shū)的狀態(tài)。如果執(zhí)行嚴(yán)格的認(rèn)證,需要采用在線(xiàn)方式進(jìn)行認(rèn)證,即 OCSP認(rèn)證。一般是由CA簽名的一組電子文檔，包括了被廢除證書(shū)的唯一標(biāo)識(shí)（證書(shū)序列號(hào)），CRL用來(lái)列出已經(jīng)過(guò)期或廢除的數(shù)字證書(shū)。它每隔一段時(shí)間就會(huì)更新，因此必須定期下載該清單，才會(huì)取得最新信息。

1.3.8 SCEP （簡(jiǎn)單證書(shū)注冊(cè)協(xié)議）

基于文件的證書(shū)登記方式需要從您的本地計(jì)算機(jī)將文本文件復(fù)制和粘貼到證書(shū)發(fā)布中心，和從證書(shū)發(fā)布中心復(fù)制和粘貼到您的本地計(jì)算機(jī)。 SCEP可以自動(dòng)處理這個(gè)過(guò)程但是CRLs仍然需要手工的在本地計(jì)算機(jī)和CA發(fā)布中心之間進(jìn)行復(fù)制和粘貼。

1.3.9 PKCS7 （加密消息語(yǔ)法(pkcs7)

是各種消息存放的格式標(biāo)準(zhǔn)。這些消息包括:數(shù)據(jù)、簽名數(shù)據(jù)、數(shù)字信封、簽名數(shù)字信封、摘要數(shù)據(jù)和加密數(shù)據(jù)。

1.3.10 PKCS12 (個(gè)人數(shù)字證書(shū)標(biāo)準(zhǔn)，Public Key Cryptography Standards #12)

包含了公鑰和私鑰的二進(jìn)制格式的證書(shū)形式，一般以 pfx 作為證書(shū)文件后綴名。用于存放用戶(hù)證書(shū)、crl、用戶(hù)私鑰以及證書(shū)鏈，pkcs12 中的私鑰是加密存放的。

1.3.11 CER   一般指使用DER格式的證書(shū)

CER 證書(shū)一般是以 DER 二進(jìn)制編碼的證書(shū)，證書(shū)中沒(méi)有私鑰，以 *.cer 作為證書(shū)文件后綴名。證書(shū)可以以 BASE64 編碼輸出，以Base64 編碼的證書(shū)證書(shū)中沒(méi)有私鑰，BASE64 編碼格式的證書(shū)文件，也是以 *.cer 作為證書(shū)文件后綴名。

1.3.12 CRT    證書(shū)文件，可以是PEM格式

1.3.13 KEY   一般指PEM格式的私鑰文件

在生成數(shù)據(jù)證書(shū)是用戶(hù)可選擇不同的加密方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，常見(jiàn)的加密算法可以分成三類(lèi)，對(duì)稱(chēng)加密算法，非對(duì)稱(chēng)加密算法和Hash算法。

2.1 對(duì)稱(chēng)加密

在對(duì)稱(chēng)加密算法中，加密使用的密鑰和解密使用的密鑰是相同的。也就是說(shuō)，加密和解密都是使用的同一個(gè)密鑰。因此對(duì)稱(chēng)加密算法要保證安全性的話(huà)，密鑰要做好保密，只能讓使用的人知道，不能對(duì)外公開(kāi)。在對(duì)稱(chēng)加密算法中，加密和解密都是使用同一個(gè)密鑰，不區(qū)分公鑰和私鑰。

對(duì)稱(chēng)加密算法的優(yōu)點(diǎn)在于加解密的高速度和使用長(zhǎng)密鑰時(shí)的難破解性。假設(shè)兩個(gè)用戶(hù)需要使用對(duì)稱(chēng)加密方法加密然后交換數(shù)據(jù)，則用戶(hù)最少需要2個(gè)密鑰并交換使用，如果企業(yè)內(nèi)用戶(hù)有n個(gè)，則整個(gè)企業(yè)共需要n×(n-1) 個(gè)密鑰，密鑰的生成和分發(fā)將成為企業(yè)信息部門(mén)的惡夢(mèng)。對(duì)稱(chēng)加密算法的安全性取決于加密密鑰的保存情況，但要求企業(yè)中每一個(gè)持有密鑰的人都保守秘密是不可能的，他們通常會(huì)有意無(wú)意的把密鑰泄漏出去——如果一個(gè)用戶(hù)使用的密鑰被入侵者所獲得，入侵者便可以讀取該用戶(hù)密鑰加密的所有文檔，如果整個(gè)企業(yè)共用一個(gè)加密密鑰，那整個(gè)企業(yè)文檔的保密性便無(wú)從談起。

常見(jiàn)的對(duì)稱(chēng)加密算法：DES、3DES、DESX、Blowfish、IDEA、RC4、RC5、RC6和AES。
DES是一種分組數(shù)據(jù)加密技術(shù)（先將數(shù)據(jù)分成固定長(zhǎng)度的小數(shù)據(jù)塊，之后進(jìn)行加密），速度較快，適用于大量數(shù)據(jù)加密，而3DES是一種基于DES的加密算法，使用3個(gè)不同密匙對(duì)同一個(gè)分組數(shù)據(jù)塊進(jìn)行3次加密，如此以使得密文強(qiáng)度更高。
相較于DES和3DES算法而言，AES算法有著更高的速度和資源使用效率，安全級(jí)別也較之更高了，被稱(chēng)為下一代加密標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 非對(duì)稱(chēng)加密

在非對(duì)稱(chēng)加密算法中，加密使用的密鑰和解密使用的密鑰是不相同的，也稱(chēng)為公私鑰加密，也就是說(shuō)加密使用的密鑰和解密使用的密鑰不同。

假設(shè)兩個(gè)用戶(hù)要加密交換數(shù)據(jù)，雙方交換公鑰，使用時(shí)一方用對(duì)方的公鑰加密，另一方即可用自己的私鑰解密。如果企業(yè)中有n個(gè)用戶(hù)，企業(yè)需要生成n對(duì)密鑰，并分發(fā)n個(gè)公鑰。由于公鑰是可以公開(kāi)的，用戶(hù)只要保管好自己的私鑰即可，因此加密密鑰的分發(fā)將變得十分簡(jiǎn)單。同時(shí)，由于每個(gè)用戶(hù)的私鑰是唯一的，其他用戶(hù)除了可以可以通過(guò)信息發(fā)送者的公鑰來(lái)驗(yàn)證信息的來(lái)源是否真實(shí)，還可以確保發(fā)送者無(wú)法否認(rèn)曾發(fā)送過(guò)該信息。非對(duì)稱(chēng)加密的缺點(diǎn)是加解密速度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)慢于對(duì)稱(chēng)加密，在某些極端情況下，甚至能比非對(duì)稱(chēng)加密慢上1000倍。

常見(jiàn)的非對(duì)稱(chēng)加密算法：RSA、ECC（移動(dòng)設(shè)備用）、Diffie-Hellman、El Gamal、DSA（數(shù)字簽名用）。
RSA和DSA的安全性及其它各方面性能都差不多，而ECC較之則有著很多的性能優(yōu)越，包括處理速度，帶寬要求，存儲(chǔ)空間等等。

2.3 Hash算法

Hash算法特別的地方在于它是一種單向算法，用戶(hù)可以通過(guò)Hash算法對(duì)目標(biāo)信息生成一段特定長(zhǎng)度的唯一的Hash值，卻不能通過(guò)這個(gè)Hash值重新獲得目標(biāo)信息。因此Hash算法常用在不可還原的密碼存儲(chǔ)、信息完整性校驗(yàn)等。

常見(jiàn)的Hash算法：MD2、MD4、MD5、HAVAL、SHA、SHA-1、HMAC、HMAC-MD5、HMAC-SHA1。
這幾種算法只生成一串不可逆的密文，經(jīng)常用其效驗(yàn)數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中是否經(jīng)過(guò)修改，因?yàn)橄嗤纳伤惴▽?duì)于同一明文只會(huì)生成唯一的密文，若相同算法生成的密文不同，則證明傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)了修改。通常在數(shù)據(jù)傳說(shuō)過(guò)程前，使用MD5和SHA1算法均需要發(fā)送和接收數(shù)據(jù)雙方在數(shù)據(jù)傳送之前就知道密匙生成算法，而HMAC與之不同的是需要生成一個(gè)密匙，發(fā)送方用此密匙對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行摘要處理（生成密文），接收方再利用此密匙對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行摘要處理，再判斷生成的密文是否相同。
加密算法的效能通常可以按照算法本身的復(fù)雜程度、密鑰長(zhǎng)度（密鑰越長(zhǎng)越安全）、加解密速度等來(lái)衡量。上述的算法中，除了DES密鑰長(zhǎng)度不夠、MD2速度較慢已逐漸被淘汰外，其他算法仍在目前的加密系統(tǒng)產(chǎn)品中使用。

數(shù)字證書(shū)可以通過(guò)在線(xiàn)工具，腳本代碼，KEYTOOL工具，OPEN SSL工具等多種方式生成。下面以常用的RSA非對(duì)稱(chēng)加密為例子，向大家介紹幾種常用的數(shù)字證書(shū)生成方式。

3.1 利用KEYTOOL工具生成數(shù)字證書(shū)

KEYTOOL 是個(gè)密鑰和證書(shū)管理工具，可以在 JAVA 環(huán)境下管理安全鑰匙與證書(shū)的生成與安裝。它還是一個(gè)有效的安全鑰匙和證書(shū)的管理工具，使用戶(hù)能夠管理自己的公鑰/私鑰對(duì)及相關(guān)證書(shū)。它管理一個(gè)存儲(chǔ)了私有鑰匙和驗(yàn)證相應(yīng)公共鑰匙的與它們相關(guān)聯(lián)的X.509 證書(shū)鏈的keystore(相當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，里面可存放多個(gè)X.509標(biāo)準(zhǔn)的證書(shū))。能夠使用戶(hù)使用數(shù)字簽名來(lái)管理他們自己的私有/公共鑰匙對(duì),管理用來(lái)作自我鑒定的相關(guān)的證書(shū),管理數(shù)據(jù)完整性和鑒定服務(wù)，還能使用戶(hù)在通信時(shí)緩存它們的公共鑰匙。

3.1.1 KEYTOOL命令介紹

KEYTOOL通是以keytool開(kāi)關(guān)，當(dāng)中常用命令有: 

• -genkey      在用戶(hù)主目錄中創(chuàng)建一個(gè)默認(rèn)文件".keystore",還會(huì)產(chǎn)生一個(gè)mykey的別名，mykey中包含用戶(hù)的公鑰、私鑰和證書(shū)
  在沒(méi)有指定生成位置的情況下,keystore會(huì)存在用戶(hù)系統(tǒng)默認(rèn)目錄，如：對(duì)于window xp系統(tǒng)，會(huì)生成在系統(tǒng)的C:/Documents and Settings/UserName/文件名為“.keystore”
• -alias       產(chǎn)生別名  -keystore 指定密鑰庫(kù)的名稱(chēng)(產(chǎn)生的各類(lèi)信息將不在.keystore文件中)  -keyalg  指定密鑰的算法 (如 RSA  DSA（如果不指定默認(rèn)采用DSA）)
• -validity    指定創(chuàng)建的證書(shū)有效期多少天-keysize     指定密鑰長(zhǎng)度
• -storepass   指定密鑰庫(kù)的密碼(獲取keystore信息所需的密碼)
• -keypass     指定別名條目的密碼(私鑰的密碼)
• -dname       指定證書(shū)擁有者信息 
  例如：  "CN=名字與姓氏,OU=組織單位名稱(chēng),O=組織名稱(chēng),L=城市或區(qū)域名稱(chēng),ST=州或省份名稱(chēng),C=單位的兩字母國(guó)家代碼"
• -list        顯示密鑰庫(kù)中的證書(shū)信息      
  例如： keytool -list -v -keystore 是指定 keystore -storepass 密碼 -v 顯示密鑰庫(kù)中的證書(shū)詳細(xì)信息
• -export      將別名指定的證書(shū)導(dǎo)出到文件  
  例如：keytool -export -alias 需要導(dǎo)出的別名 -keystore 指定keystore -file 指定導(dǎo)出的證書(shū)位置及證書(shū)名稱(chēng) -storepass 密碼
• -file            參數(shù)指定導(dǎo)出到文件的文件名
• -delete       刪除密鑰庫(kù)中某條目    
  例如：keytool -delete -alias 指定需刪除的別  -keystore 指定keystore  -storepass 密碼
• -printcert   查看導(dǎo)出的證書(shū)信息     
  例如：keytool -printcert -file leslie.crt
• -keypasswd   修改密鑰庫(kù)中指定條目口令    
  例如：keytool -keypasswd -alias 需修改的別名 -keypass 舊密碼 -new  新密碼  -storepass keystore密碼  -keystore sage
• -storepasswd 修改keystore口令      
  例如：keytool -storepasswd -keystore c:/leslie.keystore(需修改口令的keystore) -storepass 123456(原始密碼) -new 888888(新密碼)
• -import      將已簽名數(shù)字證書(shū)導(dǎo)入密鑰庫(kù) 
  例如： keytool -import -alias 指定導(dǎo)入條目的別名 -keystore 指定keystore -file 需導(dǎo)入的證書(shū)

3.1.2 生成 *.keystore 文件流程

首先執(zhí)行以下命令，分別輸入密鑰庫(kù)口令、姓名，單位，組織，城市，省份，國(guó)家等信息，經(jīng)確認(rèn)后生成對(duì)應(yīng)的 leslie.keystore 文件。注意 *.keystore 文件相當(dāng)于一個(gè)資源庫(kù)，后面的公鑰、私鑰、證書(shū)等都依賴(lài)于它生成，必須謹(jǐn)慎保管。

1 keytool -genkey -alias everygold -keypass 123456 -keyalg RSA -keystore leslie.keystore -validity 365

提示：  -alias指定別名為 everygold； -keyalg 指定 RSA 算法；-keypass 指定私鑰密碼為123456；
             -keystore 指定密鑰文件名稱(chēng)為 leslie.keystore；-validity指定有效期為365天。

 

3.1.3 生成數(shù)字證書(shū)

根據(jù)上述生成的 leslie.keystore 文件，執(zhí)行以下命令就可以生成數(shù)字證書(shū) leslie.cer

1 keytool -export -alias everygold -storepass 123456 -file leslie.cer -keystore leslie.keystore

提示：  -alias 指定別名為 everygold； -storepass 指定私鑰為 123456；
            -file 指定導(dǎo)出證書(shū)的文件名為 leslie.cer；-keystore 指定之前生成的密鑰文件的文件名

注意： -alias 和- storepass 必須為生成 leslie.keystore 密鑰文件時(shí)所指定的別名和密碼一致，否則證書(shū)導(dǎo)出失敗

生成證書(shū) 

若需要獲取 BASE64 或 DER 證書(shū)，可以使用導(dǎo)出功能，在圖片上按 “復(fù)制到文件”，選擇文件格式即可。

以文本格式打開(kāi)導(dǎo)出的 BASE64 證書(shū)，可以看到

1 -----BEGIN CERTIFICATE-----
2 MIICRjCCAa+gAwIBAgIEIvzKsDANBgkqhkiG9w0BAQsFADBWMQswCQYDVQQGEwJD
3 TjELMAkGA1UECBMCR0QxCzAJBgNVBAcTAkdaMQ4wDAYDVQQKEwVwdWppbjEMMAoG
4 A1UECxMDU3VuMQ8wDQYDVQQDEwZMZXNsaWUwHhcNMTcwODI5MDMwMjE4WhcNMTgw
5 ODI5MDMwMjE4WjBWMQswCQYDVQQGEwJDTjELMAkGA1UECBMCR0QxCzAJBgNVBAcT
6 AkdaMQ4wDAYDVQQKEwVwdWppbjEMMAoGA1UECxMDU3VuMQ8wDQYDVQQDEwZMZXNs
7 aWUwgZ8wDQYJKoZIhvcNAQEBBQADgY0AMIGJAoGBAKFVrCaKFi2GtJjyuWSPrJah
8 
9 -----END CERTIFICATE-----

或者使用以下語(yǔ)句，也可查看到導(dǎo)出的證書(shū)

1 keytool -list  -rfc -keystore d:/leslie.keystore -storepass 123456

顯示結(jié)果與上述方法一致

 

3.2 腳本代碼生成證書(shū)

若對(duì)KEYTOOL工具不太熟悉的朋友 ，也可通過(guò)JAVA代碼直接生成數(shù)字證書(shū)，原理與KEYTOOL生成的基本一致。

 1 public class CerTest {  
 2     public static void main(String[] args){
 3              CerTest test=new CerTest();
 4              //生成 keystore 文件
 5              test.getKeyStore();
 6              //生成 *.cer 證書(shū)文件
 7              test.export();
 8     }
 9 
10     public void execCommand(String[] arstringCommand) {  
11         for (int i = 0; i < arstringCommand.length; i++) {  
12             System.out.print(arstringCommand[i] + " ");  
13         }  
14         try {  
15             Runtime.getRuntime().exec(arstringCommand);  
16   
17         } catch (Exception e) {  
18             System.out.println(e.getMessage());  
19         }  
20     }  
21 
22     public void execCommand(String arstringCommand) {  
23         try {  
24             Runtime.getRuntime().exec(arstringCommand);  
25               
26         } catch (Exception e) {  
27             System.out.println(e.getMessage());  
28         }  
29     }  
30   
31     /** 
32      * 生成 *.keystore 
33      */  
34     public void getKeyStore() {  
35         String[] arstringCommand = new String[] {  
36   
37         "cmd ", "/k",  
38                 "start", // cmd Shell命令  
39   
40                 "keytool",  
41                 "-genkey", // -genkey表示生成密鑰  
42                 "-validity", // -validity指定證書(shū)有效期(單位：天)，這里是365天  
43                 "365",  
44                 "-keysize",//     指定密鑰長(zhǎng)度  
45                 "1024",  
46                 "-alias", // -alias指定別名，這里是everygold 
47                 "everygold",  
48                 "-keyalg", // -keyalg 指定密鑰的算法 (如 RSA DSA（如果不指定默認(rèn)采用DSA）)  
49                 "RSA",  
50                 "-keystore", // -keystore指定存儲(chǔ)位置，這里是d:/leslie.keystore  
51                 "d:/leslie.keystore",  
52                 "-dname",// CN=(名字與姓氏), OU=(組織單位名稱(chēng)), O=(組織名稱(chēng)), L=(城市或區(qū)域名稱(chēng)),  
53                             // ST=(州或省份名稱(chēng)), C=(單位的兩字母國(guó)家代碼)"  
54                 "CN=(leslie), OU=(everygold), O=(pujinwang), L=(Guangzhou), ST=(Guangdong), C=(CN)",  
55                 "-storepass", // 指定密鑰庫(kù)的密碼(獲取keystore信息所需的密碼)  
56                 "123456",   
57                 "-keypass",// 指定別名條目的密碼(私鑰的密碼)  
58                 "123456",   
59                 "-v"// -v 顯示密鑰庫(kù)中的證書(shū)詳細(xì)信息  
60         };  
61         execCommand(arstringCommand);  
62     }  
63   
64     /** 
65      * 導(dǎo)出證書(shū)文件 
66      */  
67     public void export() {  
68   
69         String[] arstringCommand = new String[] {  
70   
71         "cmd ", "/k",  
72                 "start", // cmd Shell命令  
73                 "keytool",  
74                 "-export", // - export指定為導(dǎo)出操作   
75                 "-keystore", // -keystore指定keystore文件，這里是d:/leslie.keystore  
76                 "d:/leslie.keystore",  
77                 "-alias", // -alias指定別名，這里是ss  
78                 "everygold",  
79                 "-file",//-file指向?qū)С雎窂?nbsp; 
80                 "d:/leslie.cer",  
81                 "-storepass",// 指定密鑰庫(kù)的密碼  
82                 "123456"   
83         };  
84         execCommand(arstringCommand);  
85       
86     }  
87 }

運(yùn)行成功后，可獲取與3.1節(jié)相同的 leslie.keystore 文件與 leslie.cer 數(shù)字證書(shū)。
若需要獲取 BASE64 或 DER 證書(shū)，也可使用與 3.1.3 節(jié)所述方式獲取 ，在此不再重復(fù)介紹。

 

3.3 利用在線(xiàn)工具獲取數(shù)字證書(shū)

如果覺(jué)得使用KEYTOOL或代碼生成數(shù)字證書(shū)過(guò)于繁瑣，可以直接使用在線(xiàn)生成工具生成免費(fèi)數(shù)字證書(shū)。一般在線(xiàn)生成的證書(shū)有效期為 3 個(gè)月到 1年，到期后需要續(xù)費(fèi)或證書(shū)無(wú)效。以下是幾個(gè)常用的在線(xiàn)證書(shū)生成工具，由于用法比較簡(jiǎn)單，在此不作詳細(xì)介紹。

1. Amazon Web Services (AWS) 是 Amazon.com 旗下的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)云服務(wù)站點(diǎn) 
   address：https://aws.amazon.com/cn/?nc2=h_lg
2. ChinaSSL是亞狐科技旗下專(zhuān)為客戶(hù)提供數(shù)字證書(shū)、網(wǎng)絡(luò)安全服務(wù)的站點(diǎn)
   address：https://csr.chinassl.net/index.html
3.  MySSL 則是亞洲誠(chéng)信（TRUSTASIA）旗下專(zhuān)為用戶(hù)提供網(wǎng)絡(luò)安全云服務(wù)平臺(tái)
   address：https://myssl.com/csr_create.html

 

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四、獲取公鑰和私鑰

在第二節(jié)已經(jīng)介紹過(guò)，在加密算法中有對(duì)稱(chēng)加密，非對(duì)稱(chēng)加密，Hash算法等幾類(lèi)。在對(duì)稱(chēng)加密算法中，加密使用的密鑰和解密使用的密鑰是相同的，使用起來(lái)比較簡(jiǎn)單。而公鑰與私鑰一般用于非對(duì)稱(chēng)的加密方式，是安全性最高，使用最為頻密的加密方式，下面幾節(jié)，將為大家介紹一下非對(duì)稱(chēng)加密的使用方式。
公鑰（Public Key）與私鑰（Private Key）是通過(guò)一種算法得到的一個(gè)密鑰對(duì)（即一個(gè)公鑰和一個(gè)私鑰），公鑰是密鑰對(duì)中公開(kāi)的部分，私鑰則是非公開(kāi)的部分。公鑰通常用于加密會(huì)話(huà)密鑰、驗(yàn)證數(shù)字簽名，加密數(shù)據(jù)可以用相應(yīng)的私鑰進(jìn)行數(shù)據(jù)解密。通過(guò)這種算法得到的密鑰對(duì)能保證在世界范圍內(nèi)是唯一的。使用這個(gè)密鑰對(duì)的時(shí)候，如果用其中一個(gè)密鑰加密一段數(shù)據(jù)，必須用另一個(gè)密鑰解密。比如用公鑰加密數(shù)據(jù)就必須用私鑰解密，如果用私鑰簽名則必須用公鑰驗(yàn)簽，否則數(shù)據(jù)將不會(huì)成功生成。

由于使用 KEYTOOL 等工具無(wú)法直接導(dǎo)出公鑰和私鑰，所以必須通過(guò)代碼進(jìn)行導(dǎo)出。而公鑰和私鑰都是二進(jìn)制數(shù)據(jù)，所以一般 用Base 64 方式進(jìn)行保存。下面以上述有證書(shū)為例子，導(dǎo)出對(duì)應(yīng)的公鑰與私鑰。

輸出結(jié)果：

為方便保存，一般我們會(huì)以Base64位方式把公鑰與私鑰存儲(chǔ)起來(lái)
publicKey.key 公鑰文件：

privateKey.key 私鑰文件：

現(xiàn)在 *.keystore 、*.cer 證書(shū)、Base64 證書(shū)、公鑰文件 public.key 私鑰文件 private.key 都已成功生成，下面的章節(jié)將為大家介紹數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)解密、數(shù)字簽名、數(shù)字驗(yàn)簽的使用方式。但在此之前，我想先為大家講解一下它們的概念與應(yīng)用場(chǎng)景。
記得在第二節(jié)曾經(jīng)向大家介紹過(guò)對(duì)稱(chēng)加密與非對(duì)稱(chēng)加密的區(qū)別，由于對(duì)稱(chēng)加密的加密與解密的密鑰都是一致，加密解密雙方都同時(shí)擁有密鑰，容易造成密鑰的泄露。所以一般企業(yè)在不同的業(yè)務(wù)流程下都會(huì)使用不同的密鑰，以防數(shù)據(jù)被泄露。但在大型的企業(yè)中，若使用對(duì)稱(chēng)加密這種方式，企業(yè)將會(huì)產(chǎn)生大量的密鑰，難于管理而且安全性難以保障，并不可取，所以就產(chǎn)生了非對(duì)稱(chēng)加密方式。
非對(duì)稱(chēng)加密的情況下，在企業(yè)需要獲取客戶(hù)端數(shù)據(jù)時(shí)，可以把公鑰向客戶(hù)端公開(kāi)，數(shù)據(jù)進(jìn)行加密后，就算加密數(shù)據(jù)被涉取，在沒(méi)有私鑰的情況，數(shù)據(jù)內(nèi)容都不會(huì)被破解，確保了數(shù)據(jù)的安全性。這時(shí)，只要企業(yè)保證私鑰的保密前提下，一個(gè)公鑰可以向多個(gè)客戶(hù)端進(jìn)行公開(kāi)用作數(shù)據(jù)傳輸加密。
而數(shù)字簽名的應(yīng)用場(chǎng)景有點(diǎn)相反，數(shù)字簽名是企業(yè)為客戶(hù)端確認(rèn)數(shù)據(jù)來(lái)源的準(zhǔn)確性而提供的服務(wù)。一般應(yīng)用于政府機(jī)關(guān)、行政部門(mén)、金融行業(yè)、資訊行業(yè)等企業(yè)的數(shù)據(jù)發(fā)布上。數(shù)據(jù)都是由企業(yè)通過(guò)私鑰進(jìn)行簽名，只要客戶(hù)端擁有對(duì)應(yīng)的公鑰，就可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)簽。只要驗(yàn)簽成功，就能證明該數(shù)據(jù)是來(lái)源此數(shù)字證書(shū)所屬的企業(yè)，以保證數(shù)據(jù)來(lái)源的可靠性。一般在國(guó)家政策的發(fā)布，企業(yè)數(shù)據(jù)的公開(kāi)，經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)的公開(kāi)等場(chǎng)景下應(yīng)該最為廣泛。

posted on 2017-08-31 15:11 風(fēng)塵浪子 閱讀(1158) 評(píng)論(0)  編輯  收藏