第1讲-概述、PKI理论基础

PKI技术2010-2011学年第1学期1第1讲

概述、PKI理论基础PKI技术总课时：32

讲课：26实验:6学时电子教案密码：qwertyuiopE-Mail：zhaowen@3实验实验一

安装和配置证书服务——CA系统的搭建（1）(4学时)实验二

安装和配置证书服务——CA系统的搭建（2）(4学时)实验三

证书的管理与维护(2学时)实验四

证书的使用——基于Web的SSL连接的配置与使用(4学时)实验五：利用SSL加密Http通道(4学时)41.1背景

创新改变了人类的生活方式：一是新技术的发明：电力、通信、计算机网络、信息安全（密码学等）；二是服务行业的创新：银行、邮电、保险等。密码技术——公钥技术的出现（重大突破）改变了通信及信息安全的应用前景。

PKI技术以公钥密码技术为理论基础：

过去几年来得到了全世界的广泛关注，得到了广泛应用：如美国联邦PKI（FPKI）计划、欧洲的BCA计划以及加拿大的GOCPKI计划、亚洲的日本、韩国、新加坡的PKI互连互通实验等。我国的相关科研机构（如国家信息中心、中国科学院信息安全重点实验室等）也正在从事PKI互连互通、法律法规等方面的研究和实验。纵观各国正在进行的PKI相关计划，我们可以确定实现PKI各信任域互连互通性的问题是进行各国电子商务活动必需解决的问题之一。

10/12/2023

PKI技术的发展也有曲折但随着网络应用（诸如电子商务）的发展，PKI的应用也在发展，并在计算机和网络环境中得到了广泛应用：如可信计算机的本机认证、网上证券、网上保险；网上办公、网上税务、网上工商、网上海关、网上医院等。

PKI的普及……

公钥和其他加密技术的结合。可以满足网上交易和网上办公的需求（如电子商务、网上银行和电子政务等）；也能开发出一些产品，满足电子商务、网上银行和电子政务等安全所需要的认证、数字签名和数字信封、数据完整性、保密性和不可否认性等机制。10/12/2023信息是资产——信息安全是永久性话题！1.信息安全的发展趋势信息安全[ISO17799]的定义：在技术上和管理上为数据处理系统建立的安全保护，保护计算机硬件、软件和数据不因偶然和恶意的原因而遭到破坏、更改和泄露。根据该定义，信息安全不仅仅是保护数据不被非法的访问，其最大的问题是如何阻止那些想摧毁信息系统、或想窃取计算机、隐私信息的人进入系统。网络固有的缺陷——安全问题！网络的优势网络带来的问题10/12/2023在开放式的网络环境中，信息安全问题变成了如何在脆弱的信息系统周围建立起坚固的“隔离带”，如何阻止非法用户攻击信息系统内部的内容——防火墙（被动保护）、（动态、实时）入侵检测（主动保护）。在OSI或TCP/IP网络中，通常采取的防范措施和安全机制是：在网络层采用防火墙、安全路由、IDS及防黑工具软件；在应用层上，采用认证机制（基于PKI的证书认证机制）。

10/12/2023当然，主动的防护和被动的防护都是必须的！当前，一种全新的防卫策略（语言）出现了：构建基于“要塞”思想和边界防御思想的（被动防御）模型；开发以认证产品为主要的身份认证机制；构造非军事区以区分哪些允许从外部访问不太敏感的区域，以及需要誓死保护的区域（堡垒主机）；建立局部防火墙，将网络城市内部划分为多个区域，当攻击者破坏数据时，可以限制他们造成的破坏；建立IDS（防御墙）和陷阱（城堡外墙），以确保单位（或信息系统）内信息的安全无恙！信息是资源、信息的核心是数据，保护信息、数据的安全在当前和未来已越来越重要。10/12/2023可信化：这个趋势是指从传统计算机安全理念过渡到以可信计算理念为核心的计算机安全。近年来计算机安全问题愈演愈烈，传统安全理念很难有所突破，人们试图利用可信计算的理念来解决计算机安全问题，其主要思想是在硬件平台上引入安全芯片，从而将部分或整个计算平台变为“可信”的计算平台。目前还有很多问题需要研究和探索，如基于TCP的访问控制、基于TCP的安全操作系统、基于TCP的的安全中间件、基于TCP的安全应用等。总的来说，现在的信息安全技术是基于网络的安全技术，这是未来信息安全技术发展的重要方向。信息安全技术的发展，主要呈现四大趋势：10/12/2023网络化：由网络应用和普及引发的技术和应用模式的变革，正在进一步推动信息安全关键技术的创新发展，并诱发新技术和应用模式的出现。如安全中间件，安全管理与安全监控都是网络化发展的带来的必然的发展方向；网络病毒和垃圾信息防范都是网络化带来的一些安全性问题；网络可生存性；网络信任都是要继续研究的领域……集成化：即从单一功能的信息安全技术与产品，向多种功能融于某一个产品，或者是几个功能相结合的集成化的产品，不再以单一的形式出现，否则产品太多了，也不利于产品的推广和应用。安全产品呈硬件化/芯片化发展趋势，这将带来更高的安全度与更高的运算速率，也需要发展更灵活的安全芯片的实现技术，特别是密码芯片的物理防护机制。10/12/2023标准化：发达国家和地区高度重视标准化的趋势，现在逐步渗透到发展中国家都应重视标准化问题。逐步体现专利标准化、标准专利化的观点。安全技术也要走向国际，也要走向应用，我国政府、产业界、学术界等必将更加高度重视信息安全标准的研究与制定工作的进一步深化和细化，如密码算法类标准(加密算法、签名算法、密码算法接口)、安全认证与授权类标准(PKI、PMI、生物认证)、安全评估类标准(安全评估准则、方法、规范)、系统与网络类安全标准(安全体系结构、安全操作系统、安全数据库、安全路由器、可信计算平台)、安全管理类标准(防信息遗漏、质量保证、机房设计)等。10/12/20232.电子政务和电子商务的安全在线交易（在线支付）——不仅有信息的交互，更有我们更关注的资金的传输（本质都是信息）！在开放式的网络环境中，人们已经知道网络的优势（喜欢使用网络！），信息安全问题不仅是限制对系统的访问，更重要的是如何去面向各种角色（如客户、商家、支付平台、银行等），为他们提供最大化的访问，如何确保信息的安全，保证信息交互的安全（如控制信息的流向）。显然传统的“老三样”安全产品（防火墙、路由器、IDS）不能满足要求（但是这“老三样”还不得不要！）。

10/12/2023但在开放式的网络环境中，既然允许别人访问，那即是说信息系统的网络边界不存在了，因此确保信息系统的安全问题就只有采用“老三样”以外的方法了。——安全问题遇到了挑战！对电子政务、电子商务提出了新的安全需求：对网上身份角色进行识别与认证、网上订单信息的保护（保护其私密性）、交易支付的完整性及交易各方对其交易和支付结果的不可抵赖性等。10/12/20233.电子政务和电子商务的安全需求当前，基于Internet的电子商务和电子政务，制约其发展的主要原因就是安全问题！安全是电子商务和电子政务的基本保障，但主要还是网络安全问题。在开放式的网络环境中，需要从电子商务多网络系统的安全需求分析出发、采取安全措施、提供相应的安全服务，以满足各种安全需求。最重要的是根据网络系统的需要指定相映的安全策略！10/12/2023（1）安全策略就是实施信息系统的安全措施及安全管理的指导思想，是信息系统内用于与安全活动有关的一套规则（这些规则由系统内的安全权利机构来建立，并由安全控制机制来描述、实施和实现。安全策略的3个等级

安全策略目标：对所要保护的资源要达到的目的的描述

机构安全策略:是一套法律、规则及实际操作方法，规范如何管理、保护和分配资源，以达到安全策略既定的目标。

系统安全策略：描述如何将某个特定的信息技术付诸实施，以支持此机构的安全策略要求。10/12/2023影响网络系统及部件设计的安全策略的相关问题：①授权P4②访问控制策略P5③责任P6

支撑所有安全控制策略的一个根本原则就是责任。受到安全策略制约的任何个体在执行任务时，都需要对他们的行为负责。这与人事安全有关联。此外，……

安全策略的概念是非常广的，很多书上谈的仅仅是安全策略的一部分（比如本书，仅指安全策略等级）。10/12/2023（2）安全威胁分析安全威胁是只某人、物、事件或概念对某一资源的保密性、完整性、可用性或合法使用所造成的为。攻击就是威胁的具体表现。安全威胁可以分成故意的和偶然的。故意的又分成主动和被动的。主动威胁：对信息进行篡改、重放等；被动威胁只对信息进行监听等。安全威胁分为基本的安全威胁、主要可实现的安全威胁和潜在的安全威胁。P5-710/12/2023①基本安全威胁（4个方面）P5②主要可实现的威胁（渗入和植入威胁）P5-6

渗入威胁：假冒、旁路控制和授权侵犯3种植入威胁：特洛伊木马和陷阱门2种③潜在威胁：可能导致一些基本的威胁发生，有4种窃听、业务流分析、操作人员的不慎所导致的信息泄露和媒体废弃物导致的信息泄露。P6④其他威胁（网络安全威胁）P6-710/12/20234.网络安全服务为防止安全威胁，在网络通信中采取的安全防范措施被称为安全服务。一般来说，一种安全服务可由一种或多种安全机制来实现，但一种安全机制可以用于多种安全服务中。从用户的角度来看，安全服务本质就是安全需求（安全需求与安全服务是同一事务、从不同的角度提出的）。

P8的图1-1，结合了ISO/TC97在OSI中定义的安全服务（OSI7498-2）和ISO/TC68在金融业及相关金融服务标准中定义的安全需求，以及CCITT在电子文件处理系统（MHS）标准中定义的安全，定义的电子商务中常需要提供的几种安全服务。10/12/2023安全需求与安全服务是相对应的，一般是根据系统威胁分析后，从信息系统拥有者的角度提出系统的安全需求；根据这些安全需求，从信息系统设计者角度，设计并开发相应功能，提供所需的安全服务。当前，这些服务的具体实现并不局限于在防火墙和路由器上，而是要在应用层上提供全方位的安全手段，以构造能够在开放、自由的网络中提供去的信息传输和存储服务。这些服务包括：10/12/2023鉴别：是识别特定个人的过程认证有弱因子（静态和动态口令）和强因子认证（数字证书）之分，认证是对实体的鉴别和识别。鉴别又分为实体鉴别和数据来源鉴别。为了防范用户身份（包括人和设备）的假冒、数据的截取、篡改及对所发生行为的否认或抵赖，在开放式网络环境中急需一种技术或体制来实现对用户身份的认证，建立可信网络环境，保证所交互信息的安全性。当前，身份认证技术主要有：静态口令、动态口令、生物识别和PKI技术等。认证：是证明和核定信息的过程10/12/2023静态口令认证

当前，“用户名+静态口令”是当今最基本、最常用的网络身份认证技术。分为两个阶段：身份识别阶段，确认用户是谁身份验证阶段，获取用户的身份信息并进行认证

特点：

使用方便，传输的数据量小，所以传输速度快，实现成本相对其他认证方式来说是最低的；其口令强度、口令传输、口令验证、口令存储等许多环节都存在严重的安全隐患——当前最不安全的身份认证技术。10/12/2023动态口令认证动态口令采用的是双因子认证原理，即用户既要拥有一些东西，如系统颁发的Token口令（相当于帐户名）；又要知道一些东西，如启用Token的口令（相当于用户口令）。当用户登陆系统时，首先输入启用Token的口令，其次还要将Token上显示的（随机）数字也作为口令输入，Token上的数字是随机产生的（不断变化的），而且与认证服务器是同步的，因此用户登陆到系统的口令也不断变化的，这也是所谓的“一次一密”。双因子认证比静态口令认证多了一个认证要素，攻击者仅仅获取了用户口令或者仅仅拿到了用户的令牌访问设备，都无法通过系统认证；而且令牌上所显示的数字是不断（随机）变化的，这使得攻击变得非常困难。10/12/2023但是，动态口令认证也存在一些先天的安全风险：（1）只能单向认证，即系统可以认证用户，但用户不能认证系统，因而难免有攻击者冒充系统来欺骗用户。（2）不能对所传输的信息进行加密，因而一些敏感信息会泄露出去。（3）不能保证信息的完整性，不能保证信息在传输过程中未被篡改。（4）也不支持用户和服务器的双方的不可否认。（5）成本高，因在客户端和服务器端需要增加相应的硬件设备。（6）存在所谓的单点故障，一旦认证服务器出现问题，整个系统都不可用。10/12/2023生物识别技术是利用人体生物特征进行身份认证的技术。由于生物特征是惟一的、可以测量的或可自动识别的和验证的生理特性和行为方式。生物特征分为生理特征和行为特征。生物识别系统对生物特征进行取样，提取唯一的特征并转化为数字代码，再进一步将数字代码转换成特征模板。当人与识别系统进行进行身份认证时，识别系统获取其特征并与数据库中的特征模板进行比较，从而决定是验证通过与否。用于生物识别的生物特征有指纹、手形、脸形、虹膜、视网膜、脉搏、耳廓等；行为特征有签名、声音、按键力度等。人们也研究出了对应的识别技术。当前指纹、虹膜等识别技术已经在网络上人种中得到了应用。10/12/2023作为建立网络信任的基础PKI技术是为适应开放式网络环境应运而生的一种技术，是目前为止既能实现用户身份认证，又能保证Internet上所传输数据安全的唯一技术。以前的信息安全技术（如防病毒、防火墙、入侵检测等）基本上都是解决网络安全某一方面的问题，而PKI则是比较完整的网络安全解决方案，能够全面地保证信息的真实性、完整性、机密性、可用性和不可否认性。基于这些原因，自20世纪90年代初期以来，作为电子商务、电子政务信息安全的关键和基础技术的PKI逐步得到了许多国家的政府和企业广泛重视，PKI技术也从理论研究进入到商业化应用阶段。PKI技术

PKI以公钥技术为基础，以数字证书为媒介，结合对称和非对称加密技术，将个人、组织、设备的标识信息与各自的公钥捆绑在一起，其目的是通过自动管理密钥和证书，为用户建立一个安全、可信的网络运行环境，使用户在不安全的网络上方便地使用加密技术和数字签名技术，保证信息的真实性、完整性、机密性和不可否认性等。10/12/20235.安全服务与安全威胁的关系为防止安全威胁，采取了一些对应安全防范措施，因此安全服务与安全威胁有着对应关系。表1-1P10（1）安全服务与安全机制的关系表1-2P11

一种安全服务可能对应于多种安全机制，而同一种安全机制可以服务于多种安全服务。（2）安全需求与PKI

从电子商务和电子政务的用户实体出发，一般需要的安全需求：认证、访问控制、保密、数据完整性和不可否认需求。实际上，要解决这些安全需求，PKI是最好的解决办法！10/12/20236.PKIPKI是一种利用公钥密码理论和技术建立起来的提供信息安全服务的基础设施，旨在从技术上解决网上身份认证、信息的完整性和不可抵赖性等安全问题，为诸如电子商务、电子政务、网上银行和网上证券等网络应用提供可靠的安全服务的基础设施。用户利用PKI所提供的安全服务，在网上实现安全通信，透明地提供加解密和数字签名等密码服务所需要的密钥和证书管理。

PKI提供的安全服务对用户来说是完全透明的，它的安全服务形式和电力服务系统的提供的服务截然不同，比如电灯通过亮与不亮我们就可以感觉电力系统的服务是否存在，而PKI提供的安全服务隐藏在其他应用的后面，用户无法直观地感觉到它是否有效或在起作用。学习PKI技术，虽然并不需要精通密码理论，但是我们通过本节的学习了解为什么PKI能够解决网络上的安全问题。

10/12/2023PKI提供的是应用层的安全服务PKI可以创建鉴别和认证过程所需要的身份和相关信任，管理基于公/私钥的加密。作为基础设施，PKI主要目标是为应用提供支持，与使用PKI的系统是分离的，支持的对象包括“旧”和“新”的应用；离开应用系统，PKI本身也没有任何用处。所以，PKI与其应用系统是分离的，PKI系统的设计、开发、生产及管理都可以独立进行，不需要考虑应用的特殊性。这样，有了PKI，安全应用程序的开发者就不必再关心复杂的数学模型和运算，只需要直接按照标准使用一种接口标准（也正如用户在使用电器时不必关心电力是如何发送的一样。）10/12/20237.PKI技术发展现状及趋势由于信息安全问题涉及到国家安全、社会公共安全和公民个人安全的方方面面，PKI又是国家信息安全基础设施的重要组成部分，因此，建立国家级PKI体系已成为发展信息化的必要战略措施。

自20世纪90年代初期以来，PKI技术逐步得到了世界各国的政府和企业广泛重视，PKI技术也从理论研究进入到商业化应用阶段。

IETF、ISO等机构陆续颁布了X.509、PKIX、PKCS、S/MIME、SSL、SET、IPSec、LDAP等有关PKI应用的相关标准；RSA、VerSign、Entrust、Baltimore等公司纷纷推出了PKI服务及相关产品一些大的厂商，如Microsoft、Netscape、Novel、Sun等，都开始在自己的网络基础设施产品中增加PKI功能。美国、加拿大、欧盟等国家和地区也相继建立起了自己的PKI体系，银行、证券、保险、电信等行业的用户也开始接受并使用PKI技术。国外10/12/2023从2000年开始，亚洲范围内大规模铺设开放的PKI体系建设，被国外称为“导航工程”，宣告着PKI基础架构的正式起航。韩国和日本在PKI技术方面开发较早，体系也相对比较完善。在1999年，韩国就成立了国际CA认证中心，并建成了三级的认证构架（信息通信部MIC（第一级），由信息通信部设立的国家CA认证中心（第二级），由信息通信部指定的下级授权认证机构LCA（第三级））的国家PKI体系。在日本，将PKI体系划分为公众和私人两大领域。公众领域分成商业、政府与公共管理内务、电信邮政三大部分（不同领域分别适用不同的认证规则），私人领域则建立了一种专门的私人PKI标准。一些国家和地区（如美国、欧盟、德国、日本、新加坡等）相继颁布了《电子（数字）签名法》（我国于2004年8月28日第十届全国人民代表大会常务委员会第十一次会议通过信息化领域里的第一部法律《电子签名法》）等PKI相关法律，在法律上赋予了电子签名与传统手工签名的同等地位，这也极大地推动了PKI技术的发展。10/12/2023随着PKI技术的发展以及市场情景的日渐广阔，一些有实力的公司（美国的VerSign、加拿大的EntrustTechnologies、爱尔兰的BaltimoreTechnologies是目前世界上最大的三家PKI产品与服务提供商）也纷纷加入到这个行业成为专业的PKI产品与服务提供商，不断推出新的产品与服务，为PKI/CA行业的发展推波助澜。我国的PKI建设在几年前才开始启动，然而在不到5年时间里我国的PKI行业的发展十分迅速。据不完全统计，截至目前我国已经建立了上百家CA认证中心（主要分为行业性认证中心、区域性认证中心和纯商业性认证中心）和PKI产品开发商，还有许多认证中心正在筹建中，全国CA认证系统的建设资金累计已超过10亿人民币，从事CA营运人员已达数千人。但是各家CA机构彼此独立，成为彼此互不相连的“信任孤岛”，使各证书之间缺乏“互通性”，严重阻碍了PKI技术的发展。国家认识到这一发展的滞障，开始从技术标准、组织架构、法律法规等方面一步步着手解决问题。国内：10/12/2023国内的认证中心有：CFCA（中国金融认证中心）、CTCA、SHECA、BJCA、CQCA、CNCA、HNECA、FJCA、iTuschinaCA等。国内这些认证中心主要有3类：行业认证中心（为行业内的PKI应用提供服务）：如CFCA、CTCA区域性认证中心（为当地及周边用户提供服务）：如SHECA、BJCA、CQCA、CNCA、HNECA、FJCA纯商业人证中心：如iTuschinaCA。10/12/2023为了解决这些问题，2002年6月由国务院信息办组织各方面的PKI专家已规划出了“国家PKI体系总体框架”；2003年1月7日，在中国PKI战略发展与应用研讨会上，首次公布了该报告规划出的国家级PKI体系结构：从行政上，规划成立国家PKI协调管理委员会（NPCMC），负责制定国家PKI管理政策、国家PKI体系发展规划；监督、指导国家电子政务PKI体系和国家公共PKI体系的建设、运行和应用；具体负责审批CA机构的成立和撤消。其中，电子政务PKI体系是服务于国家各级机构、组织和部门的内部电子政务业务（如公文流转、权威信息发布等）的PKI体系，负责向参与这些业务的各实体（包括人员、机构和设备）提供信任和安全服务；国家公共PKI体系是服务于各种公众网上业务（包括电子商务、政府面向公众服务的电子政务业务和其他信息化应用）的PKI体系。10/12/2023总之,经过10余年的发展，PKI技术日趋成熟，许多新技术也还在不断涌现，CA之间的信任模型、使用的加解密算法、密钥管理方案也在不断变化之中。目前，PKI的应用也已覆盖了安全电子邮件、虚拟专用网络VPN、Web访问安全、电子数据交换、Internet上的信用卡交易等，涉及电子商务、电子政务、电子事务安全诸多领域，形成了年营业额达数亿美元的大产业。根据权威研究机构国际数据公司（IDC，InternationalDataCompany）在1999年12月发表的报告显示，2003年的全球PKI市场将由1998年的1.227亿美元增长到13亿美元，2004年将达到30亿美元。因此，PKI具有非常广阔的时常应用情景。10/12/20238.PKI的应用VPN：是一种构架在公用通信基础设施上的专用数据通信网，利用网络层的安全协议（主要是IPSec）或会话层的安全协议（主要是SSL/TLS），以及建立在PKI上加密与数字签名技术来获得安全性。目前已经成为构架Intranet和Extranet的首选通信协议（？）。安全电子邮件Web安全时间戳服务公证服务10/12/20239.PKI体系存在的问题（1）在密钥管理方面

PKI的问题主要集中在认证中心及用户密钥管理上。如果认证机构和用户的私钥丢失或失密将会产生严重的信任问题。因此，认证机构和用户的私钥的管理尤为重要，一旦私钥丢失或失密将会导致由该认证机构及下游组织所组成的信任体系的崩溃。

（2）在法律法规方面

在全世界范围内，PKI的相关法律发建设都有待加强，许多国家已经赋予了数字签名和手工签名同等的法律地位。特别是在我国，目前尚无完善的有关PKI技术应用的相应的立法，认证中心和密钥托管中心本身的法律地位、建立程序、业务运作规则等都需要立法予以明确。10/12/2023（3）在相关配套服务方面

面对黑客的四处活动，我国的PKI行业还面临另外一个问题：当用户利用遭受严重的损失时，没有一种有效的赔付机制来理赔和保险，而这正是国内认证机构在建立信誉时面临的问题。而在国外，认证机构的赔付机制大多依靠保险，许多国家都开设有网络保险业务，但中国目前没有这样一个险种。（4）在技术规范方面

在我国，认证中心的建设热衷于各高一套，这样做的后果造成大量的重复建设，以至造成大量的人力、物力的浪费。当前，国内的PKI产品与服务市场正进入诸侯割据的时代。各认证机构发放的证书在相互兼容、互通互用方面也存在很多问题。10/12/2023（5）在安全管理方面

PKI本身一种信息安全机制，其目的是在虚拟世界里建立起一种信任机制，因此作为提供PKI服务的认证机构本身必须满足一定的安全条件，才能真正建立起可信的网络应用环境。所以，必须有一套规范来对认证机构的安全性进行必要的评估和管理，以保证认证机构的可信性。除此之外，各认证机构向用户提供PKI服务时，规范尚未统一，且服务规章也不健全，因此，必须要有有关部门对PKI行业进行统一的监管，并在竞争的同时加强合作。（6）在用户认识方面

用户是PKI应用的宿主，用户对PKI的认识程度与水平直接影响着我国PKI行业的发展。由于PKI是一种新技术，大部分用户对此知之甚少，对能够带来的好处还不了解，也谈不上应用这项技术了。因此，我国的PKI行业必须花大力气去培育用户群体。10/12/20231.2PKI理论基础

PKI（PublicKeyInfrastructure，公钥基础设施）技术是一个用非对称密码算法原理和技术实现并提供安全服务的具有通用性的安全基础设施；它也是一种遵循标准的利用公钥密码技术为电子商务、电子政务的开展提供一整套安全的基础设施。PKI是遵循标准的密钥管理平台，能够为所有网络应用透明地提供采用加密和数字签名等密码服务所需要的密码和证书管理。

使用基于公开密码技术平台的用户建立安全通信信任机制的基础是：网上进行的任何需要提供安全的通信都是建立在公钥的基础上的，而与公钥成对的私钥只掌握在与他们通信的对方。这个信任的基础是使用公钥证书来实现的。公钥证书就是用户身份与之所持有的公钥的结合，在结合之前，有一个可信任的权威机构——认证机构（CA）来证实用户的身份。然后由可信任的CA对该用户身份及公钥相结合的证书进行数字签名，用来证明证书的有效性。10/12/2023

PKI首先必须要有可信任的信任机构，在公钥密码技术的基础上来实现证书的产生、管理、存档、发放及证书的撤消等功能，并包括实现这些功能的硬件、软件、人力资源、相关政策和操作规范以及为PKI体系中的各成员提供安全服务，比如身份认证、信息的保密性、信息完整性和交易的不可否认性服务等。综上所述，PKI的理论基础是公钥密码理论。PKI是一种全新的安全技术，它基于公开密码技术，通过数字证书来建立信任关系；它也利用公钥密码技术来实现电子商务、电子政务安全的一种体系，是一种普适性的基础设施，可以保证网络通信、网上交易的安全。而PKI是提供公钥加密和数字签名服务是系统或平台，目的是为了管理密钥和证书。10/12/2023在传统密码体制（又称对称密码体制）中，用于加密的密钥和用于解密的密钥完全相同。这种体制所使用的加密算法比较简单，但高效快速、密钥简短、破译困难，但是密钥的传送和保管是一个问题。因为通信双方共享同一个密钥，这就要求通信双方事先采用某种信任手段交换密钥（如通过电子邮件或一个权威密钥发放机构），但这种方式不易扩展，而且如果双方没有事先建立好关系，则很难建立安全通信。例如，您与朋友通信，用同一个密钥进行加密和解密。首先，将密钥安全的分发出去是一个难题，在不安全的网络上分发密钥显然是不合适的；另外，如果您和您朋友之间任何一个人密钥泄露，那么就不得不重新启用新的密钥。1976年，美国密码学家WhitfieldDiffie和MartinHellman提出公开密钥理论，从根本上解决了这一问题（允许在不安全的媒体上双方安全地交换信息），奠定了PKI技术的基础。

10/12/2023公钥密码体制的最大优点（同时也是最重要的创新之处）在于针对密钥管理方法的改进，因为公钥密码系统在信息的传输过程中，采用彼此不同的加密密钥与解密密钥，使密码技术摆脱了必须对密钥进行安全传输的束缚，使密钥在处理和发送上更为方便而且安全。特别是在当今具有用户量大，消息发送方与接收方存在明显的信息不对称特点的应用环境中，公钥密码技术表现出令人乐观的前景。这种加密体制不仅可以用来加密而且还可以进行数字签名。常用的公开密钥算法有RSA、DSA、Diffie-Hellman、EIGamal、ECC和HCC等。10/12/2023信任，惟有信任才能构成安全的基石。人类社会关系的维系在于信任关系的建立、维护，人类的各种合作都需要信任，人类生活离不开信任；同样，对于人类活动空间延伸的网络而言，人们在网络上进行的各种合作也需要信任关系来维系。表中给出了在现实世界和网络世界中的实现方式的对比：信任类型现实世界网络世界身份认证身份证、护照、信用卡、驾照数字证书、数字签名完整性签名、支票、第三方证明数字签名保密性保险箱、信封、警卫、密藏加密不可否认性签名、挂号信、公正、邮戳数字签名10/12/2023

PKI中常用的密码技术（1）散列函数（2）加密/解密技术[对称和非对称]

（3）数字签名（4）报文检验码（5）数字信封（6）双重数字签名10/12/2023密码学的历史与发展密码学的演进单表代替－>多表代替－>机械密(恩格玛)－>现代密码学(对称与非对称密码体制)－>量子密码学密码编码学和密码分析学应用领域军事，外交，商业，个人通信，古文化研究等10/12/2023传统密码学历史悠久，最古老与最现代的密码学基本特点：加密和解密采用同一个密钥letC=Ciphertext,P=Plaintext,kiskey,E()/D()istheencryption/decryptionfunction,thenC=E(P,k),P=D(C,k)基本技术替换/置换和移位10/12/2023§对称密钥密码

10/12/2023

优点：速度快，所需资源小缺点:1)需要进行密钥交换

2)规模复杂

3)同以前未知的实体初次通信困难

4)对称中心服务结构

10/12/2023对称密码种类分组密码

分组密码算法是在明文分组和密文分组上进行运算——通常分组长为64比特。序列密码序列密码算法在明文和密文数据流的1比特或1字节上进行运算。

10/12/2023DESDES是第一个得到广泛应用的密码算法；DES是一种分组加密算法，输入的明文为64位，密钥为56位，生成的密文为64位；DES是一种对称密码算法，源于Lucifer算法，其中采用了Feistel网络(FeistelNetwork)，即

DES已经过时，基本上认为不再安全；

/Computers_and_Internet/Security_and_Encryption/RSA/RSA_Secret_Key_Challenge/

10/12/2023AESCandidate和RijndealAES评选过程最后的5个候选算法：Mars,RC6,Rijndael,Serpent,andTwofishRijndael算法的原型是Square算法，其设计策略是宽轨迹策略(WideTrailStrategy)，以针对差分分析和线性分析Rijndael是迭代分组密码，其分组长度和密钥长度都是可变的；为了满足AES的要求，分组长度为128bit，密码长度为128/192/256bit，相应的轮数r为10/12/14。10/12/2023SDBISDBI是由山东大学网络信息安全研究所研制的具有自主产权的对称密码算法。该算法通过了国家密码委员会的批准。

10/12/2023§非对称密钥密码

WhitefieldDiffie，MartinHellman，《NewDirectionsinCryptography》,1976公钥密码学的出现使大规模的安全通信得以实现–解决了密钥分发问题；公钥密码学还可用于另外一些应用：数字签名、防抵赖等；公钥密码体制的基本原理–陷门单向函数(troopdoorone-wayfunction)10/12/2023RSA（1）RonRivest,Adi

Shamir和LenAdleman于1977年研制并于1978年首次发表；RSA是一种分组密码，其理论基础是一种特殊的可逆模幂运算，其安全性基于分解大整数的困难性；RSA既可用于加密，又可用于数字签名，已得到广泛采用；RSA已被许多标准化组织(如ISO、ITU、IETF和SWIFT等)接纳；RSA-155(512bit),RSA-140于1999年分别被分解；10/12/2023RSA(2)—加/解密过程选择两个大素数，p和q；计算两个奇素数之积，即n=pq，同时计算其欧拉函数值Φ(n)=(p-1)(q-1)；随机选一整数e,1≤e<Φ(n),(Φ(n),e)=1；在模Φ(n)下,e有逆元取公钥为n,e,秘钥为d.(p,q不再需要，应该被舍弃，但绝不可泄露)；定义加密变换为解密变换为