摘要我们提出一个架构来扩展LDAP Server的功能,原

1、文章编号：10098119（2005）10004102利用LDAP目录解决证书注册中的POP问题姜华阳（北京理工大学计算机科学工程系，北京 100081）摘 要 提出利用LDAP目录解决公钥基础设施中拥有证明问题的解决方案，并与其他的解决方案做了比较，分析了该方案的可用性。关键词 公钥基础设施，拥有证明，目录服务，LDAPUsing LDAP Directory to Solve POP Problem in Certificate RegistrationJiang Huayang(Dept. of Computer Science and Engineering, Beijing Inst

2、itute of Technology, Beijing 100081Abstract This aritcle propose a scheme of using LDAP Directory to solve POP problem in PKI, compares with other schemes, and analyses the usability of the scheme.Keywords PKI, POP, Directory services, LDAP1 前言公钥基础设施（PKI）基于Diffiee和Hellmann提出的公钥加密算法，实体注册PKI服务以获取PKI提供

3、的公钥加密和数字签名服务。PKI最典型的产品是数字证书。把公钥和拥有相应私钥的实体绑定，通常生成符合X.509和RFC3280标准的证书。PKI一般由两部分组成，即RA和CA。在PKI系统中RA的作用是通过检查终端实体的凭证来注册实体，实体可以自己生成密钥对或者由CA生成密钥对。第一种情况(可以是签名或加密密钥对，实体在注册时把公钥提交给RA，再由RA传给颁发证书的CA；第二种情况(只能是加密密钥对，CA生成密钥对和证书，并交给实体。两种情况CA都要保证证书被颁发给拥有相应私钥的实体。在提交证书申请时，实体必须提供POP(拥有相应私钥的证据。如果密钥对用于签名，可以在提交证书请求的同时提交使用

4、私钥对某个值(证书申请者的名字、所提交的公钥等所做的签名；如果密钥对用于加密，则不能用加密密钥来签名。考虑到完成POP所需的往返消息个数，可以用CA颁发的证书所包含的公钥加密证书，这样，证书就只能被拥有相应私钥的接收者读取，但如果证书用户很多，CA的负担会很重(由于要比较CA收到的解密的证书和原先所颁发证书是否一致。我们提出的基于LDAP目录的解决方案简单有效，并且在完成POP的同时也激活了证书(是否激活及何时激活证书则由实体决定。本文在第二节讨论了证书请求消息的标准和实现POP的几种提案，第三节讨论了提出的解决方案及其可用性。最后得出结论并讨论了未来要做的工作。2 证书请求消息和POP一般P

5、KI环境下终端实体提交证书请求有专门的证书请求语法格式。有如下几个标准：最常用的是语法是PKCS10，定义了一套终端实体向CA提供注册信息以生成证书的语法。PKCS10消息中可以包含证书处理过程中及随后可能要用到的其他数据。该语法要求用数字签名来保证所提交信息的安全性。可以使用私钥签名某个值发给CA或RA，这样CA/RA可以通过验证签名来完成POP。然而，该语法并没有考虑加密密钥对的情况，这样，加密密钥对就需要另外处理。另一个标准语法是CRMF。它对签名密钥对的处理和PKCS10不一样，但它提供了三种加密密钥对的POP方法。第一种是让CA拥有实体的私钥；第二种，也就是直接方法，CA和终端实体交

6、换质询/响应信息(CA发送公钥加密的某个值给终端实体，终端实体解密后发回解密的值给CA，这样做需要额外的消息传递。第三种，间接方法，用证书包含的公钥加密证书，让终端实体用一条确认消息发送回解密的证书，以证明实体拥有相应的私钥。CMP也有相似的解决方案，CMS也在证书管理消息中包含了加密密钥对情况的处理。CMC规定了用于POP的一套机制，但它要求两次以上的消息传递，因而复杂了POP的处理过程。而XKMS对于POP问题则没有考虑签名密钥对的情况。以上几种关于POP问题的解决方案都有缺点：要么终端实体的私钥被暴露给CA，要么把证书的处理过程变得很复杂。加密密钥对的POP非常重要，CA颁发了一个包含公

7、钥的证书，如果终端实体没有相应的私钥，或相应的终端实体根本不存在，这样的证书通常是不可用的。使用这样的证书包含的公钥加密的消息不能被实体解密。因此一旦原来的消息(明文被毁坏就无法从密文中恢复。因此，只有确认证书拥有者拥有相应的私钥才能激活相应的包含加密密钥对的证书。为解决POP问题，我们提出了类似上述间接方法的解决方案。终端实体是LDAP目录的验证用户，这样该用户就可以从LDAP下载并激活他的证书。但是，他必须使用私钥来解密证书并把解密的证书写回到LDAP服务器。这样，就省去了终端实体和CA之间的消息传递，也减轻了CA的负担。3 方案3.1 LDAP基础随着网络信息的逐渐增加，网络规模的逐渐扩

8、大，网络信息的查询以及网络管理都变得很不方便。目录服务标准为查询网络信息提供了手段、为网络管理提供了方便。目前，主要的目录服务标准有X.500、LDAP等。目录是一种特殊的数据库，其特殊性体现在以下三个方面：一、检索功能强大，而增、删、改等数据库更新功能则较弱。因为目录服务器是专门为那些检索频率多于更新频率的数据服务而设计的。二、不支持数据库管理系统常用的事务处理，免去了完整性约束，大大简化数据操作。这对于许多数据库应用特别是商务应用，是不可容忍的，但对于许多更新很少的数据，短期的冲突并无大碍。三、不支持数据库通用的SQL查询接口。尽管SQL具有极大的灵活性，但大部分功能目录检索并不需要。由此

9、可见，目录服务的主要应用领域集中于以检索为主而非以更新为主的数据库服务，如Email地址检索、书目检索等；在网络服务系统中，目录服务器可用于存放用户访问权限；在安全系统中，可用目录服务器存放用户的公钥证书供他人下载。LDAP是基于X.500标准的目录存取协议，最常被用于PKI来发布公共信息。客户从LDAP目录下载其他用户的证书，然后使用下载的证书来发送加密的消息或者验证数字签名。客户也可以从LDAP目录下载CRL得到最新的证书撤销信息。因此，几乎所有的PKI系统都支持LDAP。LDAP提供了基于密码的简单的用户验证，此外，还支持SASL和TLS。客户和LDAP目录之间通过TLS来保证数据传输的

10、隐私性和完整性，而TLS和密码验证结合起来则可以避免密码的明文传送。3.2 使用LDAP来解决POP本文提出了一种使用LDAP目录来给加密密钥对提供POP的方案。CA接收到用户的证书申请以后假定用户拥有相应私钥并颁发证书。之后，同样在LDAP目录里生成一个实体，不同的是证书被它所包含的公钥加密并存储到实体的encryptedUserCertificate属性中。接下来，CA随机生成一个LDAP用户的登录密码，密码的哈希值被放在实体的userPassword属性中以用于LDAP的简单验证过程。同时把用户登录密码用公钥加密，加密的密码放在实体的encryptedUserPassword属性中。此时

11、用户并不知道自己的密码。拥有私钥的终端实体，接下来要做以下事情:从LDAP目录中下载被加密的证书和密码，用自己的私钥解密他们，使用解密后的密码来连接LDAP目录，并在相应实体中写入解密后的证书。这样就完成了POP过程(只有拥有相应私钥的终端实体才能解密证书和密码，同时也激活了用户证书允许其他用户从LDAP目录下载使用。要注意的是：1.用户和LDAP服务器之间的通信必须用SASL(或TLS来避免密码明文传送。2.LDAP目录只接受验证用户向对应实体的userCertificate属性写入，这样用户就只能把自己的证书写到目录中自己对应的实体中。3.LDAP目录必须被配置成用户的密码(哈希值对其他用

12、户不可见这样终端用户就无法对LDAP目录进行密码攻击。CA可以基于自己的政策来分别实现这种方案。例如，如果三天后证书在目录中仍处于被加密的状态，就认为用户无法解密使用自己的证书而在目录中把用户的对应实体删除。相应的，证书解密后，把用户的密码删除以防止用户因丢失密码而无法登录到LDAP目录。3.3 总结第二节讨论了证书请求信息和关于POP的多种解决方案。PKCS10和XKMS都不支持加密密钥对的POP。CMC只提出了一种解决POP的方法，但需要多于两次的消息传递。CRMF和CMP给出了三种不同的方案，但要么把终端用户的私钥暴露给CA，要么需要额外给CA发一条确认消息。我们的解决方案不需要这些。3

13、.4 可用性LDAP目录在用户管理方面的应用加强了PKI的可用性。用户解密一个值要比提供自己的私钥给CA或者在质询/响应过程中证明自己容易得多；而解密证书或密码本来就是解密密钥的用途，并且普通的客户端软件很容易实现这种操作。更进一步，大多数客户端软件都支持从LDAP中取得用户的证书，并很容易扩展到从目录中取回加密的数据、解密并把证书写回LDAP服务器(这些对终端实体而言是透明的。4 结束语本文提出了解决POP的方案，使用了大多数PKI系统都支持的LDAP目录一个理想的用户管理的工具，它有足够的安全特性，且大量的客户端都实现了可扩展的LDAP接口。将来的工作集中于在PKI系统中扩展使用LDAP来

14、实现其他的证书管理任务(例如证书撤销和证书更新。参考文献1 AF99 C. Adams，S. Farrell.Internet X.509 Public Key Infrastructure Certificate ManagementProtocols. Request for Comments 2510，March 19992 ANL03 N. Asokan， V. Niemi， P. Laitinen. On the Usefulness of Proof-of-Possession.Proceedings of the 2nd Annual PKI Research Workshop，

15、 pp. 122-127， Gaithersburg MD， USA， April 20034 HMW00 J. Hodges， R. Morgan， M. Wahl. Lightweight Directory Access Protocol (v3:Extension for Transport Layer Security. Request for Comments 2830， May 20004 HPFS02 R. Housley， W. Polk， W. Ford， D. Solo. Internet X.509 Public Key Infrastructure Certifica

16、te and Certificate Revocation List (CRL Profile. Request for Comments 3280，April 20025 Mey97 J. Myers. Simple Authentication and Security Layer (SASL. Request for Comments 2222， October 19976 MASK99 M. Myers， C. Adams， D. Solo， D. Kemp. Internet X.509 Certificate Request Message Format. Request for Comments 2511， March 19997 MLSW00 M. Myers， X. Liu， J. Schaad， J. Weinstein. Certificate Management Messages over CMS. Request for Comments 2797， April 20008 PKCS10 RSA Laboratories. PKCS#10 v1.7: Certif