捕风之巢

openssl简介（二）－－证书

 

一.     证书

证书就是数字化的文件，里面有一个实体 ( 网站，个人等 ) 的公共密钥和其他的属性，如名称等。该公共密钥只属于某一个特定的实体，它的作用是防止一个实体假装成另外一个实体。

证书用来保证不对称加密算法的合理性。想想吧，如果没有证书记录，那么假设某俩人 A 与 B 的通话过程如下：

这里假设 A 的 publickey 是 K1,privatekey 是 K2 ， B 的 publickey 是 K3,privatekey 是 K4

xxxxxx(kn) 表示用 kn 加密过的一段文字 xxxxxx

A----- 〉 hello(plaintext)------------- 〉 B
A 〈 ---------hello(plaintext) 〈 ---------B
A 〈 ---------Bspublickey 〈 ------------B
A--------- 〉 spublickey(K1)-------- 〉 B
......

如果 C 想假装成 B, 那么步骤就和上面一样。
A----- 〉 hello(plaintext)------------- 〉 C
A 〈 ---------hello(plaintext) 〈 ---------C

注意下一步，因为 A 没有怀疑 C 的身份，所以他理所当然的接受了 C 的 publickey, 并且使用这个 key 来继续下面的通信。

A 〈 ---------Cspublickey 〈 ------------C
A--------- 〉 Aspublickey(K1)-------- 〉 C
......

这样的情况下 A 是没有办法发觉 C 是假的。如果 A 在通话过程中要求取得 B 的证书，并且验证证书里面记录的名字，如果名字和 B 的名字不符合，就可以发现对方不是 B. 验证 B 的名字通过再从证书里面提取 B 的公用密钥，继续通信过程。

那么，如果证书是假的怎么办？或者证书被修改过了怎么办？慢慢看下来吧。

证书最简单的形式就是只包含有证书拥有者的名字和公用密钥。当然现在用的证书没这么简单，里面至少还有证书过期的 deadline, 颁发证书的机构名称， 证书系列号，和一些其他可选的信息。最重要的是，它包含了证书颁发机构 (certificationauthority 简称 CA) 的签名信息。

我们现在常用的证书是采用 X.509 结构的，这是一个国际标准证书结构。任何遵循该标准的应用程序都可以读，写 X509 结构的证书。

通过检查证书里面的 CA 的名字，和 CA 的签名，就知道这个证书的确是由该 CA 签发的然后，你就可以简单证书里面的接收证书者的名字，然后提取公共密钥。这样做建立的基础是，你信任该 CA, 认为该 CA 没有颁发错误的证书。

CA 是第三方机构，被你信任，由它保证证书的确发给了应该得到该证书的人。 CA 自己有一个庞大的 publickey 数据库，用来颁发给不同的实体。

这里有必要解释一下， CA 也是一个实体，它也有自己的公共密钥和私有密钥，否则怎么做数字签名？它也有自己的证书，你可以去它的站点 down 它的证书得到它的公共密钥。

一般 CA 的证书都内嵌在应用程序中间。不信你打开你的 IE, 在 internet 选项里面选中 " 内容 ", 点击 " 证书 ", 看看那个 " 中间证书发行机构 " 和 " 委托根目录发行机构 ", 是不是有一大堆 CA 的名称？也有时 CA 的证书放在安全的数据库里面。

当你接受到对方的证书的时候，你首先会去看该证书的 CA, 然后去查找自己的 CA 证书数据库，看看是否找的到，找不到就表示自己不信任该 CA, 那么就告吹本次连接。找到了的话就用该 CA 的证书里面的公用密钥去检查 CA 在证书上的签名。

这里又有个连环的问题，我怎么知道那个 CA 的证书是属于那个 CA 的？人家不能造假吗？

解释一下吧。 CA 也是分级别的。最高级别的 CA 叫 RootCAs, 其他 cheap 一点的 CA 的证书由他们来颁发和签名。这样的话，最后的保证就是：我们信任 RootCAs. 那些有 RootCAs 签名过的证书的 CA 就可以来颁发证书给实体或者其他 CA 了。

你不信任 RootCAs? 人民币由中国人民银行发行，运到各个大银行，再运到地方银行，你从地方银行取人民币的时候不信任发行它的中国人民银行吗？ RootCAs 都是很权威的机构，没有必要担心他们的信用。

那 RootCAs 谁给签名 ? 他们自己给自己签名 , 叫自签名 .

说了这么多，举个 certificate 的例子吧 , 对一些必要的 item 解释一下。

CertificateExample
Certificate:
Data:
Version:1(0x0)
SerialNumber:// 系列号
02:41:00:00:16
SignatureAlgorithm:md2WithRSAEncryption//CA 同志的数字签名的算法
Issuer:C=US,O=RSADataSecurity,Inc.,OU=Commercial//CA 自报家门
Certification
Authority
Validity
NotBefore:Nov418:58:341994GMT// 证书的有效期
NotAfter:Nov318:58:341999GMT
Subject:C=US,O=RSADataSecurity,Inc.,OU=Commercial
CertificationAuthority
SubjectPublicKeyInfo:
PublicKeyAlgorithm:rsaEncryption
RSAPublicKey1000bit)
Modulus(1000bit):
00:a4:fb:81:62:7b:ce:10:27:dd:e8:f7:be:6c:6e:
c6:70:99:db:b8:d5:05:03:69:28:82:9c:72:7f:96:
3f:8e:ec:ac:29:92:3f:8a:14:f8:42:76:be:bd:5d:
03:b9:90:d4:d0:bc:06:b2:51:33:5f:c4:c2:bf:b6:
8b:8f:99:b6:62:22:60:dd:db:df:20:82:b4:ca:a2:
2f:2d:50:ed:94:32:de:e0:55:8d:d4:68:e2:e0:4c:
d2:cd:05:16:2e:95:66:5c:61:52:38:1e:51:a8:82:
a1:c4:ef:25:e9:0a:e6:8b:2b:8e:31:66:d9:f8:d9:
fd:bd:3b:69:d9:eb
Exponent:65537(0x10001)
SignatureAlgorithm:md2WithRSAEncryption
76:b5:b6:10:fe:23:f7:f7:59:62:4b:b0:5f:9c:c1:68:bc:49:
bb:b3:49:6f:21:47:5d:2b:9d:54:c4:00:28:3f:98:b9:f2:8a:
83:9b:60:7f:eb:50:c7:ab:05:10:2d:3d:ed:38:02:c1:a5:48:
d2:fe:65:a0:c0:bc:ea:a6:23:16:66:6c:1b:24:a9:f3:ec:79:
35:18:4f:26:c8:e3:af:50:4a:c7:a7:31:6b:d0:7c:18:9d:50:
bf:a9:26:fa:26:2b:46:9c:14:a9:bb:5b:30:98:42:28:b5:4b:
53:bb:43:09:92:40:ba:a8:aa:5a:a4:c6:b6:8b:57:4d:c5

其实这是我们看的懂的格式的证书内容，真正的证书都是加密过了的，如下：

-----BEGINCERTIFICATE-----

MIIDcTCCAtqgAwIBAgIBADANBgkqhkiG9w0BAQQFADCBiDELMAkGA1UEBhMCQ0gx

EjAQBgNVBAgTCWd1YW5nZG9uZzESMBAGA1UEBxMJZ3Vhbmd6aG91MREwDwYDVQQK

Ewhhc2lhaW5mbzELMAkGA1UECxMCc3cxDjAMBgNVBAMTBWhlbnJ5MSEwHwYJKoZI

hvcNAQkBFhJmb3JkZXNpZ25AMjFjbi5jb20wHhcNMDAwODMwMDc0MTU1WhcNMDEw

ODMwMDc0MTU1WjCBiDELMAkGA1UEBhMCQ0gxEjAQBgNVBAgTCWd1YW5nZG9uZzES

MBAGA1UEBxMJZ3Vhbmd6aG91MREwDwYDVQQKEwhhc2lhaW5mbzELMAkGA1UECxMC

c3cxDjAMBgNVBAMTBWhlbnJ5MSEwHwYJKoZIhvcNAQkBFhJmb3JkZXNpZ25AMjFj

bi5jb20wgZ8wDQYJKoZIhvcNAQEBBQADgY0AMIGJAoGBAMDYArTAhLIFacYZwP30

Zu63mAkgpAjVHaIsIEJ6wySIZl2THEHjJ0kS3i8lyMqcl7dUFcAXlLYi2+rdktoG

jBQMOtOHv1/cmo0vzuf38+NrAZSZT9ZweJfIlp8W9uyz8Dv5hekQgXFg/l3L+HSx

wNvQalaOEw2nyf45/np/QhNpAgMBAAGjgegwgeUwHQYDVR0OBBYEFKBL7xGeHQSm

ICH5wBrOiqNFiildMIG1BgNVHSMEga0wgaqAFKBL7xGeHQSmICH5wBrOiqNFiild

oYGOpIGLMIGIMQswCQYDVQQGEwJDSDESMBAGA1UECBMJZ3Vhbmdkb25nMRIwEAYD

VQQHEwlndWFuZ3pob3UxETAPBgNVBAoTCGFzaWFpbmZvMQswCQYDVQQLEwJzdzEO

MAwGA1UEAxMFaGVucnkxITAfBgkqhkiG9w0BCQEWEmZvcmRlc2lnbkAyMWNuLmNv

bYIBADAMBgNVHRMEBTADAQH/MA0GCSqGSIb3DQEBBAUAA4GBAGQa9HK2mixM7ML7

0jZr1QJUHrBoabX2AbDchb4Lt3qAgPOktTc3F+K7NgB3WSVbdqC9r3YpS23RexU1

aFcHihDn73s+PfhVjpT8arC1RQDg9bDPvUUYphdQC0U+HF72/CvxGCTqpnWiqsgw

xqeog0A8H3doDrffw8Zb7408+Iqf

-----ENDCERTIFICATE-----



证书都是有寿命的。就是上面的那个 NotBefore 和 NotAfter 之间的日子。过期的证书，如果没有特殊原因，都要摆在证书回收列 (certificaterevocationlist) 里面 . 证书回收列，英文缩写是 CRL. 比如一个证书的 key 已经被破了，或者证书拥有者没有权力 再使用该证书，该证书就要考虑作废。 CRL 详细记录了所有作废的证书。

CRL 的缺省格式是 PEM 格式。当然也可以输出成我们可以读的文本格式。下面有个 CRL 的例子。

-----BEGINX509CRL-----

MIICjTCCAfowDQYJKoZIhvcNAQECBQAwXzELMAkGA1UEBhMCVVMxIDAeBgNVBAoT

F1JTQSBEYXRhIFNlY3VyaXR5LCBJbmMuMS4wLAYDVQQLEyVTZWN1cmUgU2VydmVy

IENlcnRpZmljYXRpb24gQXV0aG9yaXR5Fw05NTA1MDIwMjEyMjZaFw05NTA2MDEw

MDAxNDlaMIIBaDAWAgUCQQAABBcNOTUwMjAxMTcyNDI2WjAWAgUCQQAACRcNOTUw

MjEwMDIxNjM5WjAWAgUCQQAADxcNOTUwMjI0MDAxMjQ5WjAWAgUCQQAADBcNOTUw

MjI1MDA0NjQ0WjAWAgUCQQAAGxcNOTUwMzEzMTg0MDQ5WjAWAgUCQQAAFhcNOTUw

MzE1MTkxNjU0WjAWAgUCQQAAGhcNOTUwMzE1MTk0MDQxWjAWAgUCQQAAHxcNOTUw

MzI0MTk0NDMzWjAWAgUCcgAABRcNOTUwMzI5MjAwNzExWjAWAgUCcgAAERcNOTUw

MzMwMDIzNDI2WjAWAgUCQQAAIBcNOTUwNDA3MDExMzIxWjAWAgUCcgAAHhcNOTUw

NDA4MDAwMjU5WjAWAgUCcgAAQRcNOTUwNDI4MTcxNzI0WjAWAgUCcgAAOBcNOTUw

NDI4MTcyNzIxWjAWAgUCcgAATBcNOTUwNTAyMDIxMjI2WjANBgkqhkiG9w0BAQIF

AAN+AHqOEJXSDejYy0UwxxrH/9+N2z5xu/if0J6qQmK92W0hW158wpJg+ovV3+wQ

wvIEPRL2rocL0tKfAsVq1IawSJzSNgxG0lrcla3MrJBnZ4GaZDu4FutZh72MR3Gt

JaAL3iTJHJD55kK2D/VoyY1djlsPuNh6AEgdVwFAyp0v

-----ENDX509CRL-----

下面是文本格式的 CRL 的例子。

ThefollowingisanexampleofaCRLintextformat:

issuer=/C=US/O=RSADataSecurity,Inc./OU=SecureServerCertification

Authority

lastUpdate=May202:12:261995GMT

nextUpdate=Jun100:01:491995GMT

revoked:serialNumber=027200004CrevocationDate=May202:12:261995GMT

revoked:serialNumber=0272000038revocationDate=Apr2817:27:211995GMT

revoked:serialNumber=0272000041revocationDate=Apr2817:17:241995GMT

revoked:serialNumber=027200001ErevocationDate=Apr800:02:591995GMT

revoked:serialNumber=0241000020revocationDate=Apr701:13:211995GMT

revoked:serialNumber=0272000011revocationDate=Mar3002:34:261995GMT

revoked:serialNumber=0272000005revocationDate=Mar2920:07:111995GMT

revoked:serialNumber=024100001FrevocationDate=Mar2419:44:331995GMT

revoked:serialNumber=024100001ArevocationDate=Mar1519:40:411995GMT

revoked:serialNumber=0241000016revocationDate=Mar1519:16:541995GMT

revoked:serialNumber=024100001BrevocationDate=Mar1318:40:491995GMT

revoked:serialNumber=024100000CrevocationDate=Feb2500:46:441995GMT

revoked:serialNumber=024100000FrevocationDate=Feb2400:12:491995GMT

revoked:serialNumber=0241000009revocationDate=Feb1002:16:391995GMT

revoked:serialNumber=0241000004revocationDate=Feb117:24:261995GMT

总结一下 X.509 证书是个什么东东吧。它实际上是建立了公共密钥和某个实体之间联系的数字化的文件。它包含的内容有：

版本信息 ,X.509 也是有三个版本的。

系列号
证书接受者名称
颁发者名称
证书有效期
公共密钥
一大堆的可选的其他信息
CA 的数字签名

证书由 CA 颁发，由 CA 决定该证书的有效期，由该 CA 签名。每个证书都有唯一的系列号。证书的系列号和证书颁发者来决定某证书的唯一身份。

openssl 有四个验证证书的模式。你还可以指定一个 callback 函数，在验证证书的时候会自动调用该 callback 函数。这样可以自己根据验证结果来决定应用程序的行为。具体的东西在以后的章节会详细介绍的。

openssl 的四个验证证书模式分别是：

SSL_VERIFY_NONE: 完全忽略验证证书的结果。当你觉得握手必须完成的话，就选用这个选项。其实真正有证书的人很少 , 尤其在中国。那么如果 SSL 运用于一些免费的服务，比如 email 的时候，我觉得 server 端最好采用这个模式。

SSL_VERIFY_PEER: 希望验证对方的证书。不用说这个是最一般的模式了 . 对 client 来说，如果设置了这样的模式，验证 server 的证书 出了任何错误， SSL 握手都告吹 . 对 server 来说 , 如果设置了这样的模式 ,client 倒不一定要把自己的证书交出去。如果 client 没有交出证 书， server 自己决定下一步怎么做。

SSL_VERIFY_FAIL_IF_NO_PEER_CERT: 这是 server 使用的一种模式，在这种模式下， server 会向 client 要证书。如果 client 不给， SSL 握手告吹。

SSL_VERIFY_CLIENT_ONCE ：这是仅能使用在 sslsessionrenegotiation 阶段的一种方式。什么是 SSLsessionrenegotiation? 以后的章节再解释。我英文差点，觉得这个词组也很难翻译成相应的中文。以后的文章里，我觉得很难直接翻 译的单词或词组，都会直接用英文写出来。如果不是用这个模式的话 , 那么在 regegotiation 的时候， client 都要把自己的证书送给 server, 然后做一番分析。这个过程很消耗 cpu 时间的，而这个模式则不需要 client 在 regotiation 的时候重复送自己的证书了。

posted on 2006-10-17 15:20 捕风 阅读(565) 评论(0)  编辑  收藏 所属分类: java安全