公鑰基礎設施KI和授權管理基礎設施MI

網(wǎng)絡信息安全基礎授課教師：張全海qhzhang@5.3公鑰基礎設施PKI和授權管理基礎設施PMI公開密鑰基礎設施PKI

PKI（PublicKeyInfrastructure）是一個用公鑰概念與技術來實施和提供安全服務的具有普適性的安全基礎設施。PKI的主要任務是在開放環(huán)境中為開放性業(yè)務提供網(wǎng)上身份認證、信息完整性和數(shù)字簽名服務。PKI是一種標準的密鑰管理平臺，它能夠為所有網(wǎng)絡應用透明地提供采用加密和數(shù)據(jù)簽名等密碼服務所必須的密鑰和證書管理。

PKI是生成、管理、存儲、分發(fā)和吊銷基于公鑰密碼學的公鑰證書所需要的硬件、軟件、人員、策略和規(guī)程的總和。PKI的主要功能密鑰和證書的生成證書存儲/目錄服務密鑰備份和恢復支持不可抵賴服務證書廢止證書發(fā)放交叉認證時間戳

從功能上講，一個完整的PKI系統(tǒng)必須具備如下一些主要功能：密鑰更新

PKI的構成從總體上講，PKI由如下四個方面的部件構成：認證中心CAPKI的應用PKI策略注冊機構RA證書發(fā)布系統(tǒng)軟硬件系統(tǒng)PKI中的可信第三方——證書認證中心（CA），可以解決無邊界用戶的身份確定問題，提供了信任的基礎。因此基于Internet的應用需要PKI。PKI作為一種支撐性基礎設施，其本身并不能直接為用戶提供安全服務，但PKI是其他安全應用的基礎。PKI基本組成

PKI由以下幾個基本部分組成：證書庫證書作廢處理系統(tǒng)認證機構（CACertificateAuthority)

注冊機構（RARegistrationAuthority）密鑰備份與恢復系統(tǒng)PKI應用接口PKI基本組成注冊機構（RA）負責記錄和驗證部分或所有有關信息（特別是主體的身份），這些信息用于CA發(fā)行證書和CLR以及證書管理中。認證機構與其用戶或證書申請人間的交互是由被稱為注冊機構(RA)的中介機構來管理；注冊機構本身并不發(fā)放證書，但注冊機構可以確認、批準或拒絕證書申請人，隨后由認證機構給經(jīng)過批準的申請人發(fā)放證書。PKI基本組成認證機構（CA）一個可信實體，發(fā)放和作廢公鑰證書，并對各作廢證書列表簽名。CA是PKI系統(tǒng)的核心，包含以下功能：接受用戶的請求(由RA負責對用戶的身份信息進行驗證)用自己的私鑰簽發(fā)證書提供證書查詢接受證書注銷請求提供證書注銷表證書材料信息的管理PKI理論基礎密碼學(略)目錄服務數(shù)字證書目錄服務目的是建立全局/局部統(tǒng)一的命令方案，它從技術的角度定義了人的身份和網(wǎng)絡對象的關系；目錄服務是規(guī)范網(wǎng)絡行為和管理網(wǎng)絡的一種重要手段；X.500時一套已經(jīng)被國際標準化組織（ISO）接受的目錄服務系統(tǒng)標準；LDAP（輕量級目錄訪問協(xié)議）最早被看作是X.500目錄訪問協(xié)議中的那些易描述、易執(zhí)行的功能子集X.500目錄服務一個完整的X.500系統(tǒng)稱為一個”目錄”。X.500目錄服務是一個復雜的信息存儲機制，包括客戶機-目錄服務器訪問協(xié)議、服務器-服務器通信協(xié)議、完全或部分的目錄數(shù)據(jù)復制、服務器鏈對查詢的響應、復雜搜尋的過濾功能等.X.500目錄服務可以向需要訪問網(wǎng)絡任何地方資源的電子函件系統(tǒng)和應用，或需要知道在網(wǎng)絡上的實體名字和地點的管理系統(tǒng)提供信息。LDAP的英文全稱是LightweightDirectoryAccessProtocol，輕量級目錄訪問協(xié)議。它是基于X.500標準的，但是簡單并且可以根據(jù)需要定制。與X.500不同，LDAP支持TCP/IP，這對訪問Internet是必須的。LDAP不是數(shù)據(jù)庫而是用來訪問存儲在信息目錄（也就是LDAP目錄）中的信息的協(xié)議。也就是說“通過使用LDAP，可以在信息目錄的正確位置讀?。ɑ虼鎯Γ?shù)據(jù)”，LDAP主要是優(yōu)化數(shù)據(jù)讀取的性能。LDAP協(xié)議是跨平臺的和標準的協(xié)議。LDAP最大的優(yōu)勢是：可以在任何計算機平臺上，用很容易獲得的而且數(shù)目不斷增加的LDAP的客戶端程序訪問LDAP目錄。而且也很容易定制應用程序為它加上LDAP的支持。PKI中使用LDAP服務主要是用于CA證書庫、CRL庫(證書注銷庫)的發(fā)布，應用軟件可以通過訪問LADP來獲取公開證書和CRLLDAP協(xié)議PKI中的證書PKI適用于異構環(huán)境中，所以證書的格式在所使用的范圍內(nèi)必須統(tǒng)一證書是一個機構頒發(fā)給一個安全個體的證明，所以證書的權威性取決于該機構的權威性一個證書中，最重要的信息是個體名字、個體的公鑰、機構的簽名、算法和用途最常用的證書格式為X.509v3PK奧I的構妥建自建騾模式(I咳n-塌ho夾us頭e辜Mo停de誓l)是指必用戶巾購買強整套患的PK擱I軟件地和所僚需的頓硬件抬設備同，按用照PK吐I的構情建要恨求自躍行建破立起貸一套只完整偏的服難務體苗系。托管擴模式是指耽用戶賄利用腫現(xiàn)有吸的可粗信第路三方—認證斯中心CA提供滴的PK兔I服務客，用疫戶只牢需配極置并舍全權心管理樸一套評集成普的PK潤I平臺參即可始建立橡起一賴套完計整的虧服務沈體系燒，對盒內(nèi)對夾外提觀供全拳部的PK疤I服務逝。與PK舒I有關存的標蛙準情涉況Ce臺rt嬸if估ic寄at申es畫—艱—牌X.默50憶9且v.溜3交叉臉認證——常P懶KI難X販gr芝ou抬p煎in跌I錦ET殿F(滿RF孔C拋24刑59吵)智能?？?硬件茫插件PK豆CS兆#賴11PK施CS系列目錄代服務LD繡APPK戀I信任橋模型基于盜層次艷結構鍛的信那任模玻型交叉鬧認證網(wǎng)狀殼信任泊模型混合敵結構零信任甜模型We粱b可信跪列表以用緊戶為孫中心域的信邪任模油型CA信任壞關系當一綱個安則全個替體看耕到另坡一個努安全清個體城出示灣的證培書時，學他是境否信詳任此樸證書撓？信任垂難以怖度量所，總需是與廈風險她聯(lián)系拿在一另起可信CA如果籮一個筐個體殿假設CA能夠濫建立境并維斷持一布個準述確的未“個翁體-公鑰岡屬性營”之箱間的浸綁定睡，則演他可尖以信宋任該CA，該CA為可信CACA層次鄰結構扭信任算模型對于墓一個睜運行CA的大莖型權愛威機岡構而川言，翅簽發(fā)檔證書嶺的工省作不視能僅詠僅由劈燕一個CA來完招成,它可妨以建疲立一榆個CA層次須結構以各凝個域煩的集魯中控銷制為忙基礎鏟，可戀以建貼立層翠次結女構的CA體系延。這種隨模型咱不適萌合缺也少集猛中管斧理域逗的完璃全分找布環(huán)騙境下穴的網(wǎng)滋絡應控用。根CA中間CACA層次杏結構CA層次緒結構曾的建扒立根CA具有繭一個腿自簽朱名的興證書根CA依次擊對它擱下面稍的CA進行購簽名層次自結構煮中葉滔子節(jié)默點上誕的CA用于禾對安塵全個克體進拿行簽畏名對于虧個體庫而言珠，它墳需要舅信任吳根CA，中間辟的CA可以肺不必缺關心(透明服的)；同防時它端的證栽書是神由底香層的CA簽發(fā)叔的在CA的機咸構中裕，要順維護棗這棵觀樹在每財個節(jié)改點CA上，逼需要躲保存端兩種ce其rt鋼(薦1)排F須or唱wa路rd堤C潑er錦ti癢fi否ca云te兵s:其他CA發(fā)給核它的ce復rt迫s(2元)扁Re裁ve孕rs塔e奧Ce逮rt介if趕ic態(tài)at宗es臉:它發(fā)撤給其氏他CA的ce龍rt幕s層次琴結構CA中證外書的毛驗證假設乞個體A看到B的一掘個證聚書B的證型書中療含有牽簽發(fā)敘該證脾書的CA的信萄息沿著踢層次灰樹往著上找挪，可花以構乘成一并條證們書鏈偏，直于到根穿證書驗證枝過程姜：沿相豈反的萌方向證，從殃根證笛書開和始，社依次針往下隆驗證見每一米個證脊書中喪的簽關名。子其中棚，根態(tài)證書購是自浸簽名眉的，席用它運自己殖的公副鑰進穗行驗杠證一直伍到驗直證B的證姜書中餓的簽張名如果愉所有孩的簽拘名驗筍證都幻玉通過敏，則A可以繞確定桌所有漲的證讓書都塞是正鳥確的棕，如遠果他預信任掙根CA，則包他可伯以相優(yōu)信B的證名書和稿公鑰樹層伴次結誓構森林團型結擊構證書汪鏈的憶驗證械示例CA認證暑模型如果權用戶i和j都屬左于CA歸11蠅1，那么i和j之間投的密厭鑰交模換，寺只需短要持浪有CA革11組1開具敬的證采明書影就可底以，徒即：礙對用患戶i和j的公照鑰PK驅i和PK染j分別亡蓋章辣，如(P誘ki嗚)ca紐奉11典1,腫(P則kj拉)ca拔11舉1,那么張用戶i和j就能溫證明糠密鑰標是對萄方的竟密鑰脫。CA認證蓬模型如果風用戶j的證鳥明書恨是CA杰12喊2開具直的，蘇那么琴情況跨就復米雜了遣，各旱自具串有：i方：(P孩ki伐)ca潤11翻1,如(峰CA是11肉1)CA飛11,必(魚CA萍11即)CA惜1j方：(P減kj示)ca挎12詳2,兇(遮CA液12躬2)CA硬12,血(溝CA扭12嶺)CA拴1這就嶄形成念了層橡層證款明的校證明顆鏈（ce于rt膝if孟ic監(jiān)at竿io囑n捧ch賊ai蜘n）。這里疏，符賊號(C份A1抓1)CA追1是CA至1對C1借1的公因鑰蓋阻章，密只是四證明糖本公同鑰是C1偵1的。CA證明各鏈CACA潑1CA晶2CA陵11CA赤12CA慢21CA辦22個人阻證書個人承證書個人澆證書個人帽證書（P韻KI）CA恥11，（塵PKCA伙11）CA棒1，（河PKCA肅1）CA（P貴KJ）CA慢21，（啄PKCA蕩21）CA搬2，（站PKCA盈2）CAij交叉酸認證交叉賓認證妖是一子種把食以前候無關穴的CA連接邪在一省起的趁有用豈機制圖，從娃而使狀得在繁它們將各自青主體認群之頸間的互安全找通信豪成為舅可能懼。兩個CA安全厲地交驢換密挨鑰信吩息,這樣序每個CA都可絡以有貝效地端驗證錘另一春方密勁鑰的配可信詞任性,這個炭過程榨稱為壟交叉覺認證;兩個屈不同壞的CA層次槽結構撕之間通可以嚷建立粘信任密關系單向夸交叉趕認證一個CA可以蠟承認聽另一西個CA在一絲式定名舟字空貴間范莊圍內(nèi)系的所蚊有被蠻授權校簽發(fā)肥的證猴書雙向擁交叉棗認證交叉抗認證交叉遺認證牌可以仗分為域內(nèi)訓交叉尿認證臥：如果辣兩個CA屬于瘦相同噴的域域間休交叉覆認證羊：如果梯兩個CA屬于邁不同田的域(例如笛，當療在一秧家公系司中志的CA認證反了在斗另一楊家公掉司中艦的CA淘)。交叉逝認證纖的約退束名字披約束:一個CA信任狠另一蝦個CA在給灘定的鳴一部盞分名賓字空斬間內(nèi)宏的以傭其為活主體嚇頒發(fā)慚的證饞書路徑坦長度掩約束:限制犁可以徒出現(xiàn)支在一檢個有亞效的堤證書丹路徑僑中的糊交叉史認證新的數(shù)武目策略臥約束:提供凱一種肌方法瞧來限杏制一侵個證洲書使贊用,如使掀用EM剩AI摸L,這樣吧除EM雪AI瞎L以外判的任示意證說書為刃非法例如窯假設A已經(jīng)坐被CA健1認證略并持算有可盞信的互一份CA感1的公閉鑰,并且B已經(jīng)晚被CA閥2認證史并持狐有可吉信的釋一份CA現(xiàn)2的公駕鑰,最初A只信亞任其葵證書款由CA送1簽署腫的實俗體,因為磚他能攜夠驗輩證這蠶些證假書(使用CA貸1的公擦鑰),但不盟能驗撤證B的證烈書,因為洗他沒巧有持勾可信列的一端份CA倘2的密錘鑰,類似鋪的在B身上痕發(fā)生,如果CA頃1和CA爸2交叉符認證袖后,雙方樓都獲突得了傾對方觀的公秘鑰,這樣A的信田任就擠能擴津展到CA圈2的主何體群,如B;交叉丟認證不同副的交邊叉認生證信咐任模間型子層代次型道結構網(wǎng)狀銅交叉?zhèn)髡J證峰結構混合好結構橋認您證結化構信任合列表子層最次型蠻交叉孤認證羨信任倚模型PK予I中的CA關系鮮控制緣瑞了PK馳I的可絕擴展減性。:C裙A：最甜終用是戶分布壩式信喘任結扮構模冊型分布秘式信丸任結宏構把看信任賀分散擊在兩躍個或詠多個CA上，幼相應換的CA必須脈是整鹿個PK蜻I系統(tǒng)斷的一岸個子淹集所抽構成趣的嚴存格層嬸次結間構的僚根CA。如果畫這些輩嚴格依層次默結構接都是宴可信柜頒發(fā)暗者層黑次結俱構，美那么帽該總飲體結滿構被璃稱作完全周同位山結構（fu兆ll辟y潛pe堪er不ed這a傅rc襖hi喚te腿ct絡ur喪e)。如旗果所壇有的縣嚴格借層次染結構陽都是扶多層胳結構句（mu仍lt狠i-辯le份ve配l彈hi得er臭ar忍ch溝y），蔑那么慘最終販的結腰構就手被叫芬作滿樹隙結構（fu睬ll易y紀tr忌ee壘d弱ar小ch固it貓ec岔tu允re猶)。一般虹來說趟，完酬全同弓位結促構部蓮署在覺某個那組織焰內(nèi)部即，而無滿樹雨結構宣和混刺合結僻構則豈是在怪原來尤相互疤獨立侮的PK打I系統(tǒng)抱之間單進行自互聯(lián)棍的結哄果。網(wǎng)狀麗交叉域認證位信任茄模型網(wǎng)狀悲型：飛相互城獨立問的CA衛(wèi)之間恰可以脹交叉暫認證逃，從理而形雙成C本A之乎間的亞信任糧關系襪網(wǎng)絡壯。網(wǎng)狀否配置道中，密所有鬼的CA之間從都可機以進卻行交習叉認摟證。靈活換，便鉛于建殿立特扒殊信瓜任關脆系，古也符踐合商決貿(mào)中臉的雙丟邊信組任關頑系任何PK眼I中，恭用戶仆至少椅要信淚任其紀證書段頒發(fā)CA允許童用戶賢頻繁晌通信纏的CA之間雅直接坊交叉引認證醫(yī)，以芳降低菜認證連路徑扁處理簡量CA私鑰匙泄露絲式引起辮的恢毛復僅盈僅涉逐及到耳該CA的證弓書用籌戶混合出結構日信任龍模型混合抓結構什中，霉局部衫仍可影體現(xiàn)伐出層元次型剝結構稱。不是侮所有燦的根CA之間嶺都進欄行直哄接的冬交叉溝認證斬。We脹b模型許多CA的公學鑰被血預裝剃在標奸準的障瀏覽欺器。末這些耗公鑰籃確定孟了一鄉(xiāng)豐組瀏減覽器狂用戶侮最初丟信任化的CA，這組沿根密冷鑰可攏以被姜用戶線修改。類似踩于認逝證機邀構的冤嚴格晌層次迷結構冤模型扣，瀏芬覽器化廠商服起到叮了根CA的作盞用，塌而與剪被嵌要入的養(yǎng)密鑰膛相對旦應的CA就是序它所頭認證話的CA，這雁種認昨證并漏不通堂過頒減發(fā)證款書實鞋現(xiàn)的避，而覽是物理傭地把CA的密中鑰嵌六入瀏設覽器。We盒b模型枯在方范便性澆和簡送單互食操作卡方面迅有明際顯的帝優(yōu)勢搭，但旬是也扇存在谷許多召安全親隱患處。例氏如，麥因為悉瀏覽叉器的鄙用戶敘自動公地信稿任預拖安裝染的所第有公遷鑰，伏所以版即使凈這些癢根CA中有撞一個膽是“大壞的盤”（來例如療該CA沒有志認真賢核實霉被認汪證的泡實體渾），羊安全意性將遞被完肝全破壺壞。最后惠該模速型還模缺少汪有效澇的方超法在CA和用經(jīng)戶間賽建立相合法熊協(xié)議夜，該執(zhí)協(xié)議壟的目芬的是目使CA和用場戶共井同承廣擔責宵任。以用兄戶為趙中心濫的信柿任模拾型對于律每一傭個用以戶而麻言，旋應該臭建立截各種哥信任詢關系神，這濁種信寒任關桌系可順以被蘇擴展例子灣：用潔戶的媽瀏覽傳器配蟲置以用魂戶為棄中心姻的信律任模傻型示召例：PG互P例如廟，當Al罩ic冶e收到撐一個膽據(jù)稱抬屬于Bo妙b的證蔬書時片，她伯將發(fā)段現(xiàn)這妹個證切書是擁由她孟不認細識的Da研vi燈d簽署訂的，大但是Da嬌vi兼d的證興書是捆由她有認識礙并且鵲信任戀的Ca嚇th蓮er徑in甚e簽署貴的。拍在這著種情鋤況下陽，Al墻ic付e可以輛決定膜信任Bo懇b的密愿鑰，壤也可霸以決祖定不掛信任Bo妙b的密績鑰。在著眉名的育安全凱軟件旨程序Pr雨et歐ty狐G攝oo秒d睡Pr姥iv桐ac霞y（PG故P）中堤，一葉個用珍戶通管過擔踏當CA（簽辭署其桑他實冒體的偷公鑰梅證書唱）和蒼使他協(xié)的公獎鑰被陷其他版人所松認證陸來建破立（毛或參盞加）威所謂鑒的“We牛b勿of孤T謎ru受st壞”。PK啄I應用基本接的應壇用文件尋保護E-熟ma曉ilWe胞b應用其他VP王NSS躺L/洲TL犬SXM天L/訊e-此bu救si角ne療ssWA爐P……PK摧I/叨CA應用We艇b應用PK模I/脅CA應用電子見交易網(wǎng)上津報稅貞需要探解決竊的安坦全問舞題:通信受安全李、身傾份認此證、駝業(yè)務催安全網(wǎng)上塵報稅石安全臂解決漆方案最終秋用戶田頒發(fā)趴數(shù)字流證書上的認叫證子弄系統(tǒng)臥，負瞧責認宣證系宮統(tǒng)的射策略權制定財、RA注冊列機關穗的建棵設、黨接受施證書拼申請押、用責戶身獎份的肌鑒證呢、協(xié)串助CA系統(tǒng)它發(fā)放旨客戶窩證書恩以及炊簽發(fā)枯證書秩的各祝種管蹦理；整個江應用映系統(tǒng)墊中使炮用證霜書保壇證信羅息傳治輸以執(zhí)及業(yè)棟務流侄程的全安全鴿可信膜。PK敢I/燙CA應用電子兆稅務授權快管理鑰基礎俊設施PM取I授權茶管理作基礎瞞設施PM崗I(樣Pr枯iv寺il網(wǎng)eg莊eMa勵na秧ge怨me稻nt段I提nf午ra里st抖ru樓ct蛋ur差e)是國會家信酷息安俱全基想礎設肢施(N屑at監(jiān)io桑na卵l樸In蜓fo宏rm早at丙io麥n矛Se矩cu柏ri因ty屬I腳nf滿ra抱st亞ru憶ct騾ur畢e，NI垂SI洗)的一驚個重攏要組員成部陷分目標詢是向曲用戶暈和應呆用程卷序提掌供授幼權管滴理服虹務，延提供恭用戶冠身份氧到應曠用授堆權的拒映射謹功能晶，提事供與開實際算應用宿處理載模式梢相對變應的透、與典具體滴應用副系統(tǒng)陰開發(fā)蜜和管腐理無掠關的忌授權顆和訪鐘問控示制機拿制，齒簡化聞具體壓應用癢系統(tǒng)列的開訴發(fā)與懼維護瓜。PM腫I是一聰個屬泰性證月書、際屬性稿權威晝結構樓、屬捉性證釣書庫獨等部妻件構去成的偵綜合丸系統(tǒng)，用妹來實糧現(xiàn)權凝限和撫證書鉛的產(chǎn)異生、芹管理聾、存急儲、索分發(fā)澡和撤狡銷等廣功能減。PM塌I使用袋屬性吹證書閉表示討和容裕納權誓限信桃息，醫(yī)通過失管理牽證書板的生責命周辭期實對現(xiàn)對弊權限信生命石周期獸的管供理。授權調(diào)管理裹基礎莊設施PM拖I授權鋸管理捆基礎訂設施PM跪I以資源桶管理慎為核棗心，對氏資源啊的訪諒問控組制權攜統(tǒng)一吹交由飾授權欄機構瞞統(tǒng)一倘處理會，即勤由資譽源的凡所有昨者來寇進行框訪問晉控制刑。同PK他I相比時，兩照者主度要區(qū)見別在薦于：PK棚I證明建用戶稈是誰銜，而PM廣I證明純這個丑用戶才有什攻么權墳限，真能干謊什么范，而歷且PM敘I需要PK甩I為其禽提供伯身份諷認證名。PM緊I與PK吧I在結玩構上忠相似:信任閥的基眉礎都旺是有嚴關權栽威機描構，權由他譜們決驗定建乏立身督份認趟證系承統(tǒng)和顯屬性易特權道機構央。在PK酬I中，塌由有基關部匪門建酒立并翼管理珍根CA，下漸設各疊級CA、RA和其靠它機計構；舟在PM悔I中，怒由有揚關部擱門建監(jiān)立授順權源SO笨A，下嘩設分歲布式磚的AA手(授權銜管理芝中心)和其認它機茅構如RM柳(資源論管理犧中心遞）中眠心。PM漠I實際禿提出洲了一怎個新捧的信罰息保股護基館礎設映施，驢能夠患與PK哭I和目黎錄服復務緊馳密地紗集成，并錄系統(tǒng)端地建島立起扣對認喜可用披戶的伶特定地授權重，對僵權限羅管理壁進行處了系好統(tǒng)的錫定義兵和描政述，儀完整萌地提智供了姿授權曬服