本文主要簡(jiǎn)述數(shù)字證書和密鑰相關(guān)的一些基礎(chǔ)知識(shí)，例如什么是數(shù)字證書？ASN.1是什么？常見(jiàn)的X.509代表什么含義？什么是PKI、PKCS標(biāo)準(zhǔn)？
一、數(shù)字證書
對(duì)于非對(duì)稱加密算法和數(shù)字簽名來(lái)說(shuō)，很重要的步驟就是公鑰的分發(fā)。理論上任何人都可以獲取到公開(kāi)的公鑰，然而這個(gè)公鑰文件有可能是偽造的，傳輸過(guò)程中也有可能被篡改，所以一旦公鑰自身出了問(wèn)題，則整個(gè)建立在其上的的安全性將不復(fù)成立。
數(shù)字證書機(jī)制正是可以解決公鑰分發(fā)問(wèn)題，確保所記錄信息的合法性。比如證明某個(gè)公鑰是某個(gè)實(shí)體（個(gè)人或組織）擁有，并且確保任何篡改都能被檢測(cè)出來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶公鑰的安全分發(fā)。
根據(jù)所保護(hù)公鑰的用途，數(shù)字證書可以分為加密數(shù)字證書（Encryption Certificate）和簽名驗(yàn)證數(shù)字證書（Signature Certificate）。
加密數(shù)字證書用來(lái)保護(hù)加密用途的公鑰
簽名驗(yàn)證數(shù)字證書用來(lái)保護(hù)簽名用途的公鑰
兩種類型的公鑰可以同時(shí)放在同一證書中
一般情況下，證書需要由證書認(rèn)證機(jī)構(gòu)（Certification Authority，CA）來(lái)進(jìn)行簽發(fā)和背書。
權(quán)威的商業(yè)證書認(rèn)證機(jī)構(gòu)包括DigiCert、GlobalSign、VeriSign等
用戶也可以自行搭建本地CA系統(tǒng)，在私有網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行自有證書的簽發(fā)和背書
二、ASN.1
常見(jiàn)的數(shù)字證書和密鑰都采用了ASN.1格式的語(yǔ)法來(lái)描述結(jié)構(gòu)，ASN.1（Abstract Syntax Notation One)是一套標(biāo)準(zhǔn)，是描述數(shù)據(jù)的表示、編碼、傳輸、解碼的數(shù)據(jù)格式。它提供了一套正式、無(wú)歧義和精確的規(guī)則以描述獨(dú)立于特定計(jì)算機(jī)硬件的對(duì)象結(jié)構(gòu)。
ASN.1本身只定義了表示信息的抽象句法，但是沒(méi)有限定其編碼的方法。各種ASN.1編碼規(guī)則提供了由ASN.1描述其抽象句法的數(shù)據(jù)的值的傳送語(yǔ)法（具體表達(dá)）。ASN.1的標(biāo)準(zhǔn)編碼規(guī)則有：
BER基本編碼規(guī)則（Basic Encoding Rules）
BER（BasicEncoding Rules）是ASN.1中最早定義的編碼規(guī)則，其他編碼規(guī)則是在BER的基礎(chǔ)上添加新的規(guī)則構(gòu)成
BER的語(yǔ)法傳輸格式是TLV三元組<Type,Length,Value>
DER唯一編碼規(guī)則（Distinguished Encoding Rules）
CER規(guī)范編碼規(guī)則（Canonical Encoding Rules）
PER壓縮編碼規(guī)則（Packed Encoding Rules）
XER XML編碼規(guī)則（XML Encoding Rules）
三、X.509證書規(guī)范
X.509是密碼學(xué)里公鑰證書的格式標(biāo)準(zhǔn)。
一個(gè)數(shù)字證書內(nèi)容可能包括證書域（證書的版本、序列號(hào)、簽名算法類型、簽發(fā)者信息、有效期、被簽發(fā)主體、簽發(fā)的公開(kāi)密鑰）、CA對(duì)證書的簽名算法和簽名值等，他們一般就采用X.509規(guī)范編寫。
證書格式：X.509規(guī)范中一般推薦使用PEM（Privacy Enhanced Mail）格式來(lái)存儲(chǔ)證書相關(guān)的文件。
證書文件的文件名后綴一般為.crt或.cer
對(duì)應(yīng)私鑰文件的文件名后綴一般為.key
證書請(qǐng)求文件的文件名后綴為.csr
有時(shí)候也統(tǒng)一用.pem作為文件名后綴
PEM格式采用文本方式進(jìn)行存儲(chǔ)，一般包括首尾標(biāo)記和內(nèi)容塊，內(nèi)容塊采用Base64格式編碼，示例如下：
目前使用最廣泛的標(biāo)準(zhǔn)為ITU和ISO聯(lián)合制定的X.509的v3版本規(guī)范（RFC 5280），其中定義了如下證書信息域：
版本號(hào)（Version Number）：規(guī)范的版本號(hào)（目前為版本3，值為0x2）
序列號(hào)（Serial Number）：由CA維護(hù)的為它所頒發(fā)的每個(gè)證書分配的唯一的序列號(hào)，用來(lái)追蹤和撤銷證書
簽名算法（Signature Algorithm ID）：簽名所采用的算法
頒發(fā)者（Issuer Name）：頒發(fā)證書單位的信息，如C=CN,ST=Shanghai,L=Shanghai,O=org.aurthur.cn,CN=ca.org.aurthur.aurthur
有效期（Period of validity）：證書的有效期限，如Not Before 2020-08-08-00-00UTC，Not After 20230-08-08-00-00UTC
被簽發(fā)主體（Subject Name）：證書擁有者的標(biāo)識(shí)信息（Distinguished Name），如C=CN,ST=Shanghai,L=Shanghai,CN=p1.org.aurthur.cn
主體的公鑰信息（Subject Public Key Info）：所保護(hù)的公鑰相關(guān)的信息
公鑰算法（Public Key Algorithm）：公鑰采用的算法
主體公鑰（Subject Public Key）：公鑰的內(nèi)容
頒發(fā)者唯一號(hào)（Issuer Unique Identifier，可選）：代表頒發(fā)者的唯一信息，僅2、3版本支持（可選）
主體唯一號(hào)（Subject Unique Identifier，可選）：代表?yè)碛凶C書實(shí)體的唯一信息，僅2、3版本支持（可選）
擴(kuò)展（Extensions，可選）：可選的一些擴(kuò)展，可能包括：
Subject Key Identifier：實(shí)體的密鑰標(biāo)識(shí)符，區(qū)分實(shí)體的多對(duì)密鑰
Basic Constraints：一般指明該證書是否屬于某個(gè)CA
Authority Key Identifier：頒發(fā)這個(gè)證書的頒發(fā)者的公鑰標(biāo)識(shí)符
Authority Information Access：頒發(fā)相關(guān)的服務(wù)地址，如頒發(fā)者證書獲取地址和吊銷證書列表信息查詢地址
CRL Distribution Points：證書注銷列表的發(fā)布地址
Key Usage:表明證書的用途或功能信息，如Digital Signature、Key CertSign
Subject Alternative Name：證書身份實(shí)體的別名
證書簽名算法（Certificate Signature Algorithm）：證書簽名所用的算法
證書簽名（Certificate Signature）：證書的簽名
X.509標(biāo)準(zhǔn)圖解：
四、PKI體系
按照X.509規(guī)范，公鑰可以通過(guò)證書機(jī)制來(lái)進(jìn)行保護(hù)，但證書的生成、分發(fā)、撤銷等步驟并未涉及。
PKI（Public Key Infrastructure）體系解決了證書生命周期相關(guān)的認(rèn)證和管理問(wèn)題，定義了安全地管理、分發(fā)證書需要遵循的標(biāo)準(zhǔn)。
PKI是建立在公私鑰基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)安全可靠傳遞消息和身份確認(rèn)的一個(gè)通用框架，并不代表某個(gè)特定的密碼學(xué)技術(shù)和流程，實(shí)現(xiàn)了PKI規(guī)范的平臺(tái)可以安全可靠地管理網(wǎng)絡(luò)中用戶的密鑰和證書。
一個(gè)完備PKI體系應(yīng)該包括如下組件：
數(shù)字證書：包含了用于簽名和加密數(shù)據(jù)的公鑰的電子憑證，是PKI的核心元素
認(rèn)證中心（CA）：數(shù)字證書的申請(qǐng)及簽發(fā)機(jī)關(guān)，CA必須具備權(quán)威性
證書資料庫(kù)：存儲(chǔ)已簽發(fā)的數(shù)字證書和公鑰，以及相關(guān)證書目錄，用戶可由此獲得所需的其他用戶的證書及公鑰
證書吊銷列表（CRL）/OCSP：在有效期內(nèi)吊銷的證書列表，OCSP（在線證書狀態(tài)協(xié)議）是獲得證書狀態(tài)的國(guó)際協(xié)議
密鑰備份及恢復(fù)：為避免因用戶丟失解密密鑰而無(wú)法解密合法數(shù)據(jù)的情況，PKI應(yīng)提供備份與恢復(fù)密鑰的機(jī)制
PKI應(yīng)用接口（API）：為應(yīng)用提供安全、一致、可信的方式與PKI交互
五、PKCS標(biāo)準(zhǔn)
PKCS全稱是Public-Key Cryptography Standards（公鑰加密標(biāo)準(zhǔn)），是由RSA實(shí)驗(yàn)室與其它安全系統(tǒng)開(kāi)發(fā)商為促進(jìn)公鑰密碼的發(fā)展而制訂的一系列標(biāo)準(zhǔn)，PKCS目前共發(fā)布過(guò)15個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。
我們現(xiàn)在所常用的RSA密碼算法就是PKCS#1標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)的算法，一般使用1.5版本的。
