数字证书原理

概念介绍

    对称加密算法：加密和解密使用同一个密钥。

    非对称加密算法：加密和解密使用的密钥不是同一个。典型的如RSA

    公钥加密算法：拥有一对密钥，公钥和私钥，用私钥进行解密和数字签名，用公钥来进行加密及验证签名。

    encryption ：加密

    decryption：解密

    asymmetric ：非对称

    public key： 公钥

    private key： 私钥

    message digest：消息摘要

一 数字证书原理介绍       数字证书采用公钥体制，即利用一对互相匹配的密钥进行加密、解密。每个用户自己设定一把特定的仅为本人所知的私有密钥（私钥），用它进行解密和签名；同时设定一把公共密钥（公钥）并由本人公开，为一组用户所共享，用于加密和验证签名。当发送一份保密文件时，发送方使用接收方的公钥对数据加密，而接收方则使用 自己的私钥解密，这样信息就可以安全无误地到达目的地了。通过数字的手段保证加 密过程是一个不可逆过程，即只有用私有密钥才能解密。在公开密钥密码体制中，常用的一种是RSA体制。其数学原理是将一个大数分解成两个质数的乘积，加密和解密用的是两个不同的密钥。即使已知明文、密文和加密密钥（公开密钥），想要推导出解密密钥（私密密钥），在计算上是不可能的。按现在的计算机技术水平，要破解目前采用的1024位RSA密钥，需要上千年的计算时间。公开密钥技术解决了密钥发布的管理问题，商户可以公开其公开密钥，而保留其私有密钥。购物者可以用人人皆知的公开密钥对发送的信息进行加密，安全地传送给商户，然后由商户用自己的私有密钥 进行解密。

二 数字签名

用户也可以采用自己的私钥对信息加以处理，由于密钥仅为本人所有，这样就产生了别人无法生成的文件，也就形成了数字签名。采用数字签名，能够确认以下两点：

（1）保证信息是由签名者自己签名发送的，签名者不能否认或难以否认；

（2）保证信息自签发后到收到为止未曾作过任何修改，签发的文件是真实文件。

数字签名具体做法是:

（1）将报文按双方约定的HASH算法计算得到一个固定位数的报文摘要。在数学上保证:只要改动报文中任何一位，重新计算出的报文摘要值就会与原先的值不相符。这样就保证了报文的不可更改性。

（2）将该报文摘要值用发送者的私人密钥加密，然后连同原报文一起发送给接收者，而产生的报文即称数字签名。

（3）接收方收到数字签名后，用同样的HASH算法对报文计算摘要值，然后与用发送者的公开密钥进行解密解开的报文摘要值相比较。如相等则说明报文确实来自所称的发送者。　

      在具体过程中，有2种操作:1.签名操作 2.解密操作。

     签名操作：是发送方用私钥进行签名，接受方用发送方证书（即公钥）来验证签名；

     加密操作：则是用接受方的证书（即公钥）进行加密，接受方用自己的私钥进行解密。

 因此，如果说数字证书是电子商务应用者的网上数字身份证话，那么证书相应的私钥则可以说是用户的私章或公章。

本人有幸负责过邮政网关与邮政ca服务器的通讯工作，对数字证书有自己的经历，谈谈双方验证的过程。

1.首先生成原始信息，也就是原始报文，是双方约定的一个格式。

2.对信息进行hash算法(附录1)，用的是md5算法，这个是公开的一个算法。目的是为了生成一个摘要值，即hash值，这里简称为数字指纹。

3.用私钥对数字指纹进行签名，然后连同原报文一起发送给ca服务器，这个原串+签名串合起来的数据，为整个发送数据。

4.验证签名，先得到原串和签名串,用证书的公钥对签名串进行解密,即得到数字指纹，再对原串进行相同的hash算法，比较2个指纹，即验签。该验证过程包括2个,首先还原数字指纹，如果私钥不正确，或者原信息在传输过程中被篡改，则还原出来的数字指纹不能和新生成的数字指纹相匹配，从而保证了传输过程的安全性。

5.ca服务器回应网关的时候，也是拿自己的私钥签名，网关用公钥验签。

附录1:在数字签名中有重要作用的数字指纹是通过一类特殊的散列函数(HASH函数)生成的。对这些HASH函数的特殊要求是：

1．接受的输入报文数据没有长度限制；

2．对任何输入报文数据生成固定长度的摘要(数字指纹)输出；

3．从报文能方便地算出摘要；

4．难以对指定的摘要生成一个报文，而由该报文可以算出该指定的摘要；

5．难以生成两个不同的报文具有相同的摘要