5分钟让你知道什么是PKI

Posted 2022-10-03 wangle1001986

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前言

Public Key Infrastructure（PKI)，中文叫做公开密钥基础设施，也就是利用公开密钥机制建立起来的基础设施。但是如果这么解释起来，到底是个什么东西，大家想必是没办法理解的。

现在大家的很多重要活动都是通过网络进行的，那么与之俱来的安全问题就显得非常重要。同时很多安全保障机制都是基于PKI的，如果你因为各种原因（考试？提案？好奇？）想知道各种PKI是什么。那么通过这篇文章，绝对让你5分钟知道什么是PKI。

PKI不好理解的原因是，这个概念包括了很多不同的技术和知识，同时又因为这个概念很庞大，让人感觉无从下手。但是，这个概念其实没有看起来那么复杂，让我们开始说明吧！

第1分钟 - PKI的核心是身份证明书的发行

PKI的主要目的是用来发行“身份证明书”，网络上因为大家不能见面，所以伪造身份是非常容易的事情。因为要在网络上验明正身，所以这个网络身份证明书就变得很重要了。

相互通信的时候，如果能相互确认身份证明书，那么我们就知道自己是在跟对的人通信。

但是，自己做的身份证明书是不能拿来作为证明的，就像生活中，如果公民身份证可以私人合法制作的话，那么身份证也就没啥可信度了。网络世界中，我们需要一个信得过的发证机关来发行身份证明书，同时自己要好好保管自己的身份证明书，就像派出所给你发了公民身份证，自己要好好保管一样。

PKI的世界里，这个身份证明书，被叫做“证明书”。发行“证明书”的机关叫做“认证机关”。还有一个就是统一管理证明书的证书“档案库”。这三个东西加起来，就是PKI的主要构成要素。

第2分钟 - 构成PKI的要素只有三个

就像之前提到的，一般来说，构成PKI的主要要素就是下面三个概念

1. 证明书
2. 认证机关
3. 证书库

说到底，PKI指的是证明书的制作和分发的一种机制。在这个机制的保障前提下，进行可信赖的网络通信。即安全的网路通信保障机制。

实际上，证明书是被存放在硬盘或者IC卡里面的。证明书的文件构造是一种叫做 X.509 的协议规定的。另一方面，认证机关也其实就是一个网络应用程序。

证书库因为某些原因，其实也就是文件系统而已，在网络上将证书存放在一起。这些东西，可以通过下载来获取。或者，因为某些原因，证书直接分发，从而省去了证书库这个环节。

第3分钟 - 证明书里面的密钥

一旦利用了证明书确认了身份的同时，通信的加密也就可以实现了。为什么呢？证明书里面包含了用来加密的密钥。

比如说，你要和一个自称比尔的男人通信。这个自称比尔的男人，会在通信的最开始，通过网络将证明书发给你，那么通过这个证明书，就证实了他就是比尔。

然后，你用这个“证明书中的密钥”，将你要发送给比尔的内容进行加密，然后发送给比尔。

用“证明书中的密钥”加密过的内容，只能用比尔自己才有的另一个“私人的密钥”才能解密。这样的话，如果你发送给比尔的内容被他人窃取的话，他人也无法解密。

只要比尔自己好好保管好自己才有的“私人的密钥”，那么如果有人拿着比尔的“证明书中的密钥”想要胡作非为的话，那就是不可能的。因为用“证明书中的密钥”加密过的内容，只有比尔自己才有的“私人的密钥”才能解密。

所以这么一来，PKI提供的证明书可以用来 身份确认 和 通信加密。同时实现了这两个重要的功能。

第4分钟 - 什么是“公开密钥”，什么是“私有密钥”

对于比尔来说，只要保证本人的那个“私人的密钥”不被盗走，包含在“证明书里的密钥”给多少人都没有关系。也就是说，想跟比尔通信的人，必须要有比尔的证明书，要用比尔“证明书里的密钥”对通信内容进行加密。为了能让其他人可以方便的获取比尔的证明书，证书库就显得有必要了。

在PKI机制中，放在“证明书里面的密钥”可以被任意自由分发，这里的“证明书里的密钥”被叫做“公开密钥（Public Key）”。与此相对，本人保管的那个“私人的密钥”就要做“私有密钥（Private Key）”。

就像前文提到的，公开密钥是放在证明书里面的，所有用什么样的方式去分发证明书都没有关系。放到U盘里给别人，或者放到网上让人任意下载，或者用邮件发送，都是可以的。

第5分钟 - “拿什么去信任你？我的证明书”

先前说到，用包含在证明书里的公开密钥去给通信内容加密，这个过程大家已经知道。但是PKI提供的证明书真的可以被信任吗？说到底，证明书也就是普通的文件而已。不像货币那样，本身有着特殊的材质或者物理上的防伪措施。

这么想是完全对的，因为实际上，认证机关所用的证书生成器说到底也就是一个软件而已，如果搞到这个软件，谁都可以发行证明书。所以说，在技术上，伪造证明书是非常简单的。所谓假的证明书，比如说有一个所谓的“比尔的证明书”，但是里面含有的公开密钥是史提芬的公开密钥。那么，别人发给比尔的信息，史蒂芬可以解密，反而比尔自己不能解密。

这样看来，这个认证机关就至关重要了，认证机关的可信度，直接与证书的可信度挂钩，也就是与整个PKI机制的可信度息息相关。

关于认证机关的权威性和可信度的问题，其实是一个社会基础设施建设的话题了。
在很多国家认证机关都是由政府在主导建设，常常被视作一个社会性基础设施的一个环节。如同建设各种社会机构，比如医院，银行，学校等等。