PKI概述

PKI

PKI概述

1、Public Key Infrastructure（公钥基础设施），是一个包括硬件、软件、人员、策略和规程的集合，用来实现基于公钥密码体制的密钥和证书的产生、管理、存储、分发和撤销等功能。

2、PKI的基本组成包括：公钥加密技术，CA，RA，数字证书。

信息安全三要素（CIA）/四要素

1. 机密性：信息在传递的途中没有被他人窃取，未造成信息的泄密。
2. 完整性：信息在传递的时候没有被他人破坏或者篡改，未造成信息缺失。
3. 可用性：信息在传递的时候始终保证可以正常使用，未造成信息失效。
4. 身份验证：通信双方在传递信息是需要进行身份验证，防止伪造身份进行数据传输。 PKI技术领域 HTTPS: 其中的S表示SSL加密技术，使用了PKI技术。 VPN: ipsec vpn（最多见，公司，学校中进行安全的远程办公），pptp vpn，ssl vpn等等。 公钥加密技术 公钥加密技术：对信息进行加密身份验证，然后进行加密传输。 对称加密算法 1、加密算法一般很复杂，此处举一个简单的例子，x+5=y 算法/数学公式就可以是一个很简单的算法，x就是明文，y就是密文，5是密钥。 2、加密与解密的密钥一致相同，这种算法叫对称加密算法，这种密钥叫对称密钥。 3、常见的对称加密算法：DES，3DES，AES（速度更快，目前最常见，因为密钥长度不同，又分为AES123，AES192，AES256）。 对称加密算法如果直接去破解密文，难度是很大的。 4、对称加密算法的缺点：密钥传输的过程中存在安全问题，密钥丢失就会造成安全隐患。 5、对称加密算法的优点：加密速度很快

AES对称加密通信：

非对称加密算法

1、加密和解密的密钥不同，这种算法叫做非对称加密算法，这种密钥叫非对称密钥。 2、加密密钥和解密密钥，称为一对密钥对，也叫公私钥，它们是由非对称加密算法生成的。 3、常见的非对称加密算法：RSA DH ECC（未来可能替代RSA加密，安全性一致，但是公钥更精简，可以参考淘宝的数字证书，使用的就是256bits的ECC公钥） 4、RSA非对称加密的几个核心特点：1、需要在传送数据之前提前交换公钥。2、消息发出之前，采用的是对方给我的公钥进行加密。3、此时对方收到加密后的消息，用自己的私钥解密自己的公钥。 5、RSA算法的公钥长度为1024bits或者2048bits不等，是非常长的。可以使用微软最新浏览器打开百度网站，由于网站采用了https协议，该协议是对网站数据进行加密的，点击左上角的小锁，再点击连接安全，从右上角的证书就能看出该网站使用的公钥内容。 6、公私钥互为加解密关系，但是神奇的是成对的公私钥不能互相反推！ 7、非对称加密算法优点：足够安全，保证数据机密性的同时还可以完成身份验证。 8、非对称加密算法缺点：极其慢。 （这个慢是相较于对称加密算法而言的，并不是人能明显感知的）

RSA非对称加密通信：

算法合作

1、张三和王五为了保证数据的传输速度，又不想让数据在传输时被泄密。此时两人想出一个办法，利用对称加密的算法AES传输数据之前，先利用非对称算法RSA将AES的密钥进行加密，保证AES的密钥被获取也无法使用。此时两人只需要加密一次密钥，再利用该加密后的AES密钥完成数据传输即可，李四由于没有RSA私钥，就算拿到了AES的密钥也无法进行解密，只要张三和李四知道密钥是什么，即只有他俩能解密数据。

哈希加密算法

1、哈希加密算法又叫hash算法，它包括MD5算法和SHA算法。HASH算法的特点为：不可逆，加密后的值很小（128位，256位，512位等） 。 2、加密后的值被称为哈希值（hash值）。 3、hash算法的优势在于它的唯一性：同样的数据，不管被加密多少次，加密结果都不变，即hash值不变；同一个hash值不管经过几次hash算法计算，结果也不会改变。 4、hash值本身被创造是用于确保数据的完整性，但是不能保证数据传输存在身份认证机制。 5、hash值在被加密之后被称为数字签名，数字签名可以作为数据身份认证的依据。

哈希加密（有缺陷）：

哈希加密3（公钥被伪造替换）：

哈希加密（改进版）：

CA和数字证书

1、对于中间人在通信过程中发布虚假公钥的情况，可以使用证书颁发机构（CA）颁发数字证书的方式解决。（数字证书：携带经过国家专业机构（CA）认可的申请者公钥） 2、CA的作用：接收证书申请，证书颁发审批，证书颁发，证书吊销 3、数字证书中的指纹信息相当于CA的认证标识（数字签名）。（公章） 4、数字签名全球统一一个格式标准：x.509 5、证书包含的内容：使用者信息（域名地址，电话，联系人等等），使用者的公钥，CA的数字签名，颁发者的名称与信息，颁发日期，证书有效期。

https网站访问流程和证书颁发：

HTTPS部署实验：

winserver2008同时作为https服务器（web服务器）和CA服务器，win7 作为一个web客户机，选择NAT，全部能上网即可。 第一步：web服务器搭建http网站，让客户机能够成功访问

1、2008的IIS服务组件和2003的安装方式不一样，已经继承好在系统中，不需要通过光盘来安装。打开2008，计算机右键点击管理，点击角色---添加角色---勾选web服务--应用程序开发---下一步完成安装。

2、安装好之后，开始---管理工具---IIS服务器，就能看到web服务器，点开可以看到网站结构。IIS服务器会自动生成一个默认的web站点。此时打开win7的浏览器，输入http://{ip地址} 可以访问到该网站的默认主页。

3、开始---管理工具---IIS服务器，点击服务器，找到网站下的Default Web Site。该站点对应的路径为C:\inetpub\wwwroot。（本次实验期间，默认站点需要一直保持开启状态，不能修改也不能停止。因为在颁发证书的时候，默认网页要成为CA的申请页面RA）

4、此时需要新建一个网站作为给客户访问使用的网站，所以需要新建一个域名作为该网站的网址。还是在IIS服务器中选择角色---添加角色---勾选DNS服务器，选择仍要安装，下一步，安装完成。此时需要将win7网络适配器中的DNS服务器改为2008的ip，因为此时2008同时充当了DNS服务器的角色，帮助win7访问web站点时完成定向解析。

5、在2008的DNS服务器中，点击正向解析文件，新建一个区域，名字为demo.com。新建好之后右键该区域新建一个主机，名称为test，完整域名构造为test.demo.com，ip地址设置为本服务器ip。

6、此时在win7上ping test.demo.com，如果可以正常通信证明2008的新站点已经搭建成功。

7、域名解析服务建立完毕，打开web服务器，右键网站新建网站，网站名称设置为demo，物理路径要填写网站文件对应的文件路径，将demo.html放到c盘的website目录下即可（需要自己创建）；绑定类型为http，ip地址设置为本机ip，端口为默的80。主机名和刚才设置的一致：test.demo.com。创建完成后，双击该网站，在右边的菜单中找到默认文档，检查一下有没有demo.html。如果没有，则需要加入该网页，做一个关联和绑定。

8、登录win7，通过网站访问 http://test.demo.com ，如果可以成功访问就证明前面的步骤没有问题。第二步：web网站所有者向CA服务器申请证书，web服务器开启https服务

1、打开IIS服务器，选择添加角色，勾选证书服务，勾选证书颁发机构和证书颁发机构web注册，其他全部默认，新建私钥时，选择RSA算法，长度2048；证书颁发机构名称默认即可，全部选择下一步，安装即可。

2、安装好之后可以在IIS服务器默认站点目录中找到CertSrv这个子站点，它就是提供数字证书颁发服务的入口（RA）。此时在2008上访问 http://{服务器ip}/CertSrv 即可访问到该子站点。下一步需要利用该界面申请证书。

3、选中服务器，右边菜单找到服务器证书，此时在最右侧选择创建证书申请来给的demo.html网站申请一个证书。通用名称需要和域名保持一致，写入test.demo.com。组织填入topsec，城市输入beijing，下一步，加密服务选择RSA，长度2048；申请保存路径选择桌面，命名为shenqing。此时桌面会生成一个shenqing.txt文件，打开会发现其中的内容是刚才申请中填写的内容，经过base64编码之后完成了存储。

4、在2008上使用IE浏览器会由于服务器开启了浏览器增强功能一直提示警告，此时可以进行关闭，避免其一直干扰我们正常访问网页。开始---管理工具---IIS服务器，选中服务器管理器，在右边列表中找到配置 IE ESC，全部选择禁用即可。

5、在2008访问 http://{服务器ip}/CertSrv ，在界面中选择申请证书---高级证书申请---使用base64编码。。。。，此时在窗口中将第三步shenqing.txt中的内容复制进去，点击提交即可。

6、开始---管理工具---证书颁发机构，在挂起的申请中可以看到刚才web网站发布者的申请，选中该证书，右键点击所有任务，选择颁发即可，才是在颁发的证书目录下可以看到该证书，证明证书颁发成功。

7、在2008访问 http://{服务器ip}/CertSrv ，在界面中选择查看挂起的证书申请，点击证书，编码选择DER编码，下载证书，证书保存到桌面，可以改名为test。

8、打开网站服务器，选中服务器，最右侧选择完成证书申请，选择test证书，名称写为test，确定即可，此时就完成了证书的导入。

9、选中test网站，在最右侧选择绑定，修改类型为https，证书选择为test，即刚才申请的证书。

10、此时使用win7访问 https://test.demo.com ，会显示此网站的安全证书有问题的提示，因为此时浏览器中不存在该CA，浏览器中内置的都是国际合法的CA，而我们的CA是服务器创建的，浏览器没有内置，因此会出现安全警告。可以选择继续访问，来正常访问该网页。此时可以在网站的地址栏看到证书错误，因为浏览器无法检测到该CA为合法的CA。

11、可以通过在win7浏览器中导入代表2008CA服务器身份的证书来解决证书信任的问题，打开浏览器选择右上角选择工具---internet选项---内容---证书，在受信任的证书颁发机构中导入，此时需要先访问 http://{服务器ip}/CertSrv ，选择下载CA证书，保存到桌面。此时用刚才的方式在浏览器中导入该证书即可。出现证书安全警告，选择是。此时重新访问 https://test.demo.com ，可以直接访问成功，不会出现安全提示。

注意：

此时客户端可以选择用 https://test.demo.com 或者http://test.demo.com 访问网站，一个是通信加密的，利用了服务器的https服务（443端口）；一个是通信不加密的，利用了服务器的http服务（80端口）。此时服务器可以强制性要求客户机在只有使用https协议才能访问网站。可以在网站服务器选中test，在右边菜单中选择SSL设置，选中要求SSL，最右侧选择应用。使用win7浏览器进行访问测试，访问 http://test.demo.com 会被拒绝，只有 https://test.demo.com 可以正常访问