数字证书原理,公钥私钥加密原理
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了数字证书原理,公钥私钥加密原理相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
数字证书原理,公钥私钥加密原理
2014-08-06 14:24 9152人阅读 评论(10) 收藏 举报 本文章已收录于：
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文中首先解释了加密解密的一些基础知识和概念，然后通过一个加密通信过程的例子说明了加密算法的作用，以及数字证书的出现所起的作用。接着对数字证书做一个详细的解释，并讨论一下windows中数字证书的管理，最后演示使用makecert生成数字证书。如果发现文中有错误的地方，或者有什么地方说得不够清楚，欢迎指出！
1、基础知识
这部分内容主要解释一些概念和术语，最好是先理解这部分内容。
1.1、公钥密码体制(public-key cryptography)
公钥密码体制分为三个部分，公钥、私钥、加密解密算法，它的加密解密过程如下：
- 加密：通过加密算法和公钥对内容(或者说明文)进行加密，得到密文。加密过程需要用到公钥。
- 解密：通过解密算法和私钥对密文进行解密，得到明文。解密过程需要用到解密算法和私钥。注意，由公钥加密的内容，只能由私钥进行解密，也就是说，由公钥加密的内容，如果不知道私钥，是无法解密的。
公钥密码体制的公钥和算法都是公开的(这是为什么叫公钥密码体制的原因)，私钥是保密的。大家都以使用公钥进行加密，但是只有私钥的持有者才能解密。在实际的使用中，有需要的人会生成一对公钥和私钥，把公钥发布出去给别人使用，自己保留私钥。
1.2、对称加密算法(symmetric key algorithms)
在对称加密算法中，加密使用的密钥和解密使用的密钥是相同的。也就是说，加密和解密都是使用的同一个密钥。因此对称加密算法要保证安全性的话，密钥要做好保密，只能让使用的人知道，不能对外公开。这个和上面的公钥密码体制有所不同，公钥密码体制中加密是用公钥，解密使用私钥，而对称加密算法中，加密和解密都是使用同一个密钥，不区分公钥和私钥。
// 密钥，一般就是一个字符串或数字，在加密或者解密时传递给加密/解密算法。前面在公钥密码体制中说到的公钥、私钥就是密钥，公钥是加密使用的密钥，私钥是解密使用的密钥。
1.3、非对称加密算法(asymmetric key algorithms)
在非对称加密算法中，加密使用的密钥和解密使用的密钥是不相同的。前面所说的公钥密码体制就是一种非对称加密算法，他的公钥和是私钥是不能相同的，也就是说加密使用的密钥和解密使用的密钥不同，因此它是一个非对称加密算法。
1.4、RSA简介
RSA是一种公钥密码体制，现在使用得很广泛。如果对RSA本身有兴趣的，后面看我有没有时间写个RSA的具体介绍。
RSA密码体制是一种公钥密码体制，公钥公开，私钥保密，它的加密解密算法是公开的。 由公钥加密的内容可以并且只能由私钥进行解密，并且由私钥加密的内容可以并且只能由公钥进行解密。也就是说，RSA的这一对公钥、私钥都可以用来加密和解密，并且一方加密的内容可以由并且只能由对方进行解密。
1.5、签名和加密
我们说加密，是指对某个内容加密，加密后的内容还可以通过解密进行还原。 比如我们把一封邮件进行加密，加密后的内容在网络上进行传输，接收者在收到后，通过解密可以还原邮件的真实内容。
这里主要解释一下签名，签名就是在信息的后面再加上一段内容，可以证明信息没有被修改过，怎么样可以达到这个效果呢？一般是对信息做一个hash计算得到一个hash值，注意，这个过程是不可逆的，也就是说无法通过hash值得出原来的信息内容。在把信息发送出去时，把这个hash值加密后做为一个签名和信息一起发出去。 接收方在收到信息后，会重新计算信息的hash值，并和信息所附带的hash值(解密后)进行对比，如果一致，就说明信息的内容没有被修改过，因为这里hash计算可以保证不同的内容一定会得到不同的hash值，所以只要内容一被修改，根据信息内容计算的hash值就会变化。当然，不怀好意的人也可以修改信息内容的同时也修改hash值，从而让它们可以相匹配，为了防止这种情况，hash值一般都会加密后(也就是签名)再和信息一起发送，以保证这个hash值不被修改。至于如何让别人可以解密这个签名，这个过程涉及到数字证书等概念，我们后面在说到数字证书时再详细说明，这里您先只需先理解签名的这个概念。
2、一个加密通信过程的演化
我们来看一个例子，现在假设“服务器”和“客户”要在网络上通信，并且他们打算使用RSA(参看前面的RSA简介)来对通信进行加密以保证谈话内容的安全。由于是使用RSA这种公钥密码体制，“服务器”需要对外发布公钥(算法不需要公布，RSA的算法大家都知道)，自己留着私钥。“客户”通过某些途径拿到了“服务器”发布的公钥，客户并不知道私钥。“客户”具体是通过什么途径获取公钥的，我们后面再来说明，下面看一下双方如何进行保密的通信：
2.1 第一回合：
“客户”->“服务器”：你好
“服务器”->“客户”：你好，我是服务器
“客户”->“服务器”：？？？？
因为消息是在网络上传输的，有人可以冒充自己是“服务器”来向客户发送信息。例如上面的消息可以被黑客截获如下：
“客户”->“服务器”：你好
“服务器”->“客户”：你好，我是服务器
“客户”->“黑客”：你好 // 黑客在“客户”和“服务器”之间的某个路由器上截获“客户”发给服务器的信息，然后自己冒充“服务器”
“黑客”->“客户”：你好，我是服务器
因此“客户”在接到消息后，并不能肯定这个消息就是由“服务器”发出的，某些“黑客”也可以冒充“服务器”发出这个消息。如何确定信息是由“服务器”发过来的呢？有一个解决方法，因为只有服务器有私钥，所以如果只要能够确认对方有私钥，那么对方就是“服务器”。因此通信过程可以改进为如下：
2.2 第二回合：
“客户”->“服务器”：你好
“服务器”->“客户”：你好，我是服务器
“客户”->“服务器”：向我证明你就是服务器
“服务器”->“客户”：你好，我是服务器 你好，我是服务器[私钥|RSA]
// 注意这里约定一下， 表示RSA加密后的内容，[ | ]表示用什么密钥和算法进行加密，后面的示例中都用这种表示方式，例如上面的 你好，我是服务器[私钥|RSA] 就表示用私钥对“你好，我是服务器”进行加密后的结果。
为了向“客户”证明自己是“服务器”， “服务器”把一个字符串用自己的私钥加密，把明文和加密后的密文一起发给“客户”。对于这里的例子来说，就是把字符串 “你好，我是服务器”和这个字符串用私钥加密后的内容 你好，我是服务器[私钥|RSA] 发给客户。
“客户”收到信息后，她用自己持有的公钥解密密文，和明文进行对比，如果一致，说明信息的确是由服务器发过来的。也就是说“客户”把 你好，我是服务器[私钥|RSA] 这个内容用公钥进行解密，然后和“你好，我是服务器”对比。因为由“服务器”用私钥加密后的内容，由并且只能由公钥进行解密，私钥只有“服务器”持有，所以如果解密出来的内容是能够对得上的，那说明信息一定是从“服务器”发过来的。
假设“黑客”想冒充“服务器”：
“黑客”->“客户”：你好，我是服务器
“客户”->“黑客”：向我证明你就是服务器
“黑客”->“客户”：你好，我是服务器 你好，我是服务器[？？？|RSA] //这里黑客无法冒充，因为他不知道私钥，无法用私钥加密某个字符串后发送给客户去验证。
“客户”->“黑客”：？？？？
由于“黑客”没有“服务器”的私钥，因此它发送过去的内容，“客户”是无法通过服务器的公钥解密的，因此可以认定对方是个冒牌货！
到这里为止，“客户”就可以确认“服务器”的身份了，可以放心和“服务器”进行通信，但是这里有一个问题，通信的内容在网络上还是无法保密。为什么无法保密呢？通信过程不是可以用公钥、私钥加密吗？其实用RSA的私钥和公钥是不行的，我们来具体分析下过程，看下面的演示：
2.3 第三回合：
“客户”->“服务器”：你好
“服务器”->“客户”：你好，我是服务器
“客户”->“服务器”：向我证明你就是服务器
“服务器”->“客户”：你好，我是服务器 你好，我是服务器[私钥|RSA]
“客户”->“服务器”：我的帐号是aaa，密码是123，把我的余额的信息发给我看看[公钥|RSA]
“服务器”->“客户”：你的余额是100元[私钥|RSA]
注意上面的的信息 你的余额是100元[私钥]，这个是“服务器”用私钥加密后的内容，但是我们之前说了，公钥是发布出去的，因此所有的人都知道公钥，所以除了“客户”，其它的人也可以用公钥对你的余额是100元[私钥]进行解密。所以如果“服务器”用私钥加密发给“客户”，这个信息是无法保密的，因为只要有公钥就可以解密这内容。然而“服务器”也不能用公钥对发送的内容进行加密，因为“客户”没有私钥，发送个“客户”也解密不了。
这样问题就又来了，那又如何解决呢？在实际的应用过程，一般是通过引入对称加密来解决这个问题，看下面的演示：
2.4 第四回合：
“客户”->“服务器”：你好
“服务器”->“客户”：你好，我是服务器
“客户”->“服务器”：向我证明你就是服务器
“服务器”->“客户”：你好，我是服务器 你好，我是服务器[私钥|RSA]
“客户”->“服务器”：我们后面的通信过程，用对称加密来进行，这里是对称加密算法和密钥[公钥|RSA] //蓝色字体的部分是对称加密的算法和密钥的具体内容，客户把它们发送给服务器。
“服务器”->“客户”：OK，收到！[密钥|对称加密算法]
“客户”->“服务器”：我的帐号是aaa，密码是123，把我的余额的信息发给我看看[密钥|对称加密算法]
“服务器”->“客户”：你的余额是100元[密钥|对称加密算法]
在上面的通信过程中，“客户”在确认了“服务器”的身份后，“客户”自己选择一个对称加密算法和一个密钥，把这个对称加密算法和密钥一起用公钥加密后发送给“服务器”。注意，由于对称加密算法和密钥是用公钥加密的，就算这个加密后的内容被“黑客”截获了，由于没有私钥，“黑客”也无从知道对称加密算法和密钥的内容。
由于是用公钥加密的，只有私钥能够解密，这样就可以保证只有服务器可以知道对称加密算法和密钥，而其它人不可能知道(这个对称加密算法和密钥是“客户”自己选择的，所以“客户”自己当然知道如何解密加密)。这样“服务器”和“客户”就可以用对称加密算法和密钥来加密通信的内容了。
总结一下，RSA加密算法在这个通信过程中所起到的作用主要有两个：
- 因为私钥只有“服务器”拥有，因此“客户”可以通过判断对方是否有私钥以上是关于数字证书原理,公钥私钥加密原理的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章