数字证书、证书颁发机构 (CA)、私钥、公钥和数字签名

1. 概述

概述了使用数字证书、证书颁发机构 (CA)、私钥、公钥和数字签名的基本概念和程序。这些组件对于确保通信安全、验证数字数据的真实性和完整性至关重要。

2. 适用范围

适用于组织内负责管理、部署和使用数字证书和加密技术的IT安全专业人员、系统管理员和开发人员。

3. 职责

• IT安全团队：管理数字证书的生命周期，包括颁发、更新和吊销，确保符合安全策略。
• 系统管理员：配置系统以使用数字证书，并管理私钥的安全存储。
• 开发人员：在应用程序中集成公钥和私钥，以实现安全通信协议。
• 终端用户：使用配置了有效和可信证书的系统。

4. 要求

• 可信的证书颁发机构 (CA) 或内部CA设置。
• 生成加密密钥对的工具（例如OpenSSL）。
• 私钥的安全存储机制，如硬件安全模块 (HSM) 或加密文件。
• 配置为支持TLS/SSL协议的应用程序或系统，用于安全的数据传输。

5. 流程

5.1 生成密钥对

1. 生成私钥：

   • 使用加密工具（如OpenSSL）创建私钥。
   • 示例命令：openssl genpkey -algorithm RSA -out private_key.pem -aes256
   • 私钥必须安全存储，因为它对于加密和签名创建至关重要。

2. 派生公钥：

   • 从私钥中提取公钥，可与他人共享。
   • 示例命令：openssl rsa -pubout -in private_key.pem -out public_key.pem
   • 公钥用于加密和验证数字签名。

5.2 创建证书签名请求 (CSR)

1. 生成CSR：
   • 使用私钥创建包含公钥和组织信息的CSR。
   • 示例命令：openssl req -new -key private_key.pem -out csr.pem
   • 将CSR提交给CA进行验证和证书颁发。

5.3 证书颁发机构 (CA) 操作

1. 签署CSR：

   • CA审核CSR，验证后进行签名并颁发数字证书。
   • 该证书用于服务器在安全通信中验证其身份。
   • 内部CA的示例命令：openssl x509 -req -days 365 -in csr.pem -signkey ca_private_key.pem -out certificate.pem

2. 证书更新：

   • 在证书过期之前，生成新的CSR并提交给CA。
   • CA颁发新的证书，并更新有效期。

5.4 数字签名和验证

1. 创建数字签名：

   • 通过对消息或文档进行哈希处理并使用私钥加密哈希值来签名。
   • 这可确保消息的完整性和真实性。
   • 示例：openssl dgst -sha256 -sign private_key.pem -out signature.sig file_to_sign.txt

2. 验证数字签名：

   • 使用发送方的公钥解密哈希值，并将其与根据收到的文档计算的哈希值进行比较，以验证签名的真实性。
   • 示例：openssl dgst -sha256 -verify public_key.pem -signature signature.sig file_to_verify.txt

5.5 管理证书吊销

1. 吊销证书：
   • 如果证书被泄露，应立即通过CA吊销。
   • CA会将证书添加到证书吊销列表 (CRL) 中，系统会检查CRL以避免使用被泄露的证书。
   • 创建CRL的示例命令：openssl ca -gencrl -out crl.pem

6. 参考文献

• OpenSSL文档
• 理解数字证书
• 证书颁发机构概述
• PKI和数字签名