数字证书的作用是什么（数字证书的原理与作用）

一、数字证书的起源与历史

数字证书就是互联网通讯中标志通讯各方身份信息的一串数字，它提供了一种在Internet上验证用户身份的方式，其作用类似于司机的驾驶执照或日常生活中的身份证。

证书的格式遵循 ITUT X.509国际标准，X.509最早与X.500一起发布于1988年7月3日。它假设有一套严格的层次化的证书颁发机构（CA）。

X.500系统仅由主权国家实施，以实现国家身份信息共享条约的实施目的；而IETF的公钥基础设施（X.509）, 简称PKIX, 工作组将该标准制定成适用于更灵活的互联网组织。而且事实上X.509认证指的是RFC5280里定义的X.509 v3，包括对IETF的PKIX证书和证书吊销列表，通常也称为公钥基础设施（PKI）。

一个标准的X.509数字证书包含以下一些内容：

• 证书的版本信息;
• 证书的序列号，每个证书都有一个唯一的证书序列号;
• 证书所使用的签名算法;
• 证书的发行机构名称，命名规则一般采用X.500格式;
• 证书的有效期，现在通用的证书一般采用UTC时间格式，它的计时范围为1950-2049;
• 证书所有人的名称，命名规则一般采用X.500格式;
• 证书所有人的公开密钥;
• 证书发行者对证书的签名。

数字证书的作用是确保信息的保密性，交易者身份，不可否认性，不可修改性。

二、为什么需要数字证书

2.1 明文网络传输会导致严重的数据安全问题

为避免数据被恶意窃取、篡改、冒充，不能直接将明文在网络上传输，加密传输应运而生。

加密方式有对称加密和非对称加密两种方式：

• 对称加密即加密和解密都用同样的密钥，加密算法有 AES，DES等
• 非对称加密即有两个密钥（公钥和私钥），一个用于加密，一个用于解密，并且是成对出现，用一个加密后需用另一个解密。加密算法有RSA等。

2.2 对称加密需要在网络中传输明文密钥会导致加密形同虚设

2.3 非对称密钥的公钥是公开的，可以在网络中传输，所以互联网一般使用非对称加密

但是这又产生了新的问题，如果通信中有中间人存在，他可以伪造通信。为保证“无中间篡改”，需要证明“我是我”，数字签名可以解决这个问题。

注：由于非对称加密算法效率是对称加密的千分之一甚至是万分之一，所以一般通过非对称加密和对称加密结合的方式加密数据。例如HTTPS，就是利用非对称加密传递对称加密的密钥，然后使用对称加密完成加解密过程，既保证密钥安全，又提高了效率。

2.4 数字签名 - 利用摘要对比实现不可抵赖和数据完整性

算出内容HASH值，然后用私钥加密，这就是数字签名。
客户收到信息后，用公钥解密数字签名得到HASH值，然后算出内容的HASH值，两者相对比，如果两者一致，就证明信息未被修改过。

此时，更复杂的情况出现了，攻击者用自己的公钥换走了用户的公钥。用户实际拥有的是攻击者的公钥，但是还以为这是正确的公钥。因此，攻击者可以冒充服务方，用自己的私钥做成“数字签名”，发送攻击信息给用户，信息安全受到威胁。

所以数字签名不能确保"公钥"的真实性，第三方可偷换"公钥"，达到与伪服务器通信的目的，这样催生了数字证书。

2.5 数字证书 - 由权威证书中心CA（Certificate Authority）为公钥认证

数字证书里面包含了服务器的公钥，服务器的域名以及服务器所属的公司信息等内容，并且该信息是用CA的私钥进行加密的。

证书工作流程如下：

• 服务器向CA中心申请证书，CA负责核实服务器的真实性，并在证书里内置服务器域名证书使用者信息
• 客户浏览器或操作系统里内置有权威CA的公钥信息（即CA公钥不需要在网络中传输）
• 客户请求服务时，服务器把自己申请的数字证书和内容的数字签名一同发给客户
• 客户收到信息后在本地CA列表里查找CA公钥对数字证书解密，拿到真正的签名公钥，再用该公钥去解密数字签名，拿到HASH值去对比完整性

注：CA的公钥是存储在本地计算机列表的，如果手动往列表里面导入了不可信的CA公钥，那么CA就可以仿冒，失去了权威性。

三、SSL证书类别

SSL协议（Secure Sockets Layer 安全套接层）是一套网络通信安全协议，具有数据加密、完整性校验及身份验证功能，用于保障网络数据传输的安全性。SSL协议位于应用层和传输层之间，可以为任何基于TCP等可靠连接的应用层协议提供安全性保证，当应用层HTTP协议调用SSL协议时被称为HTTPS加密协议。

SSL协议利用数字证书实现数据加密和身份认证功能，所以SSL证书在设计之初被赋予两个重要使命：一方面是实现HTTPS加密传输，保护数据传输安全；另一方面是进行服务器身份认证，确保网站所有者的身份真实可信。

3.1 90年代OV SSL证书

SSL证书在20世纪90年代问世时只有一种证书类型，就是我们现在所说的“组织机构验证型OV SSL证书”，OV SSL证书通过审查组织机构身份，确保网站所有者身份真实性，并提供SSL/TLS加密保护数据传输安全。

OV证书即组织验证证书，OV SSL,提供加密功能,对申请者做严格的身份审核验证,提供可信身份证明。OV SSL 提供了对个人或者机构的审核，能确认对方的身份。

SSL协议在1996年问世时，只有极少的CA为特定用途或少量使用SSL的网站颁发SSL证书，最早的证书是RSA公司在1994年颁发的，最早的含有有效期的证书是从1998年2月13日开始的。

3.2 2001年DV SSL证书

在SSL证书应用早期，并不是每个网站都愿意花费时间和成本进行身份验证。在2001年，某些CA开始简化身份验证流程，提供只验证域名的DV SSL证书，从而降低价格、使HTTPS加密变得更容易获取，帮助提高网站的安全性。

DV证书即域名验证证书提供最低级别的身份验证，这意味着匿名实体也可以获得证书。DV SSL证书是只验证网站域名所有权的简易型（Class 1级）SSL证书，可10分钟快速颁发，能起到加密传输的作用，但无法向用户证明网站的真实身份。

目前市面上的免费证书都是这个类型的，只是提供了对数据的加密，但是对提供证书的个人和机构的身份不做验证。

3.3 2007年 EV SSL证书

经过简化的DV SSL证书仅起到数据传输加密的作用，却缺失了SSL证书原有的身份验证功能。电子商务、网上银行等需要用户高度信任的网站，无法通过完善的身份信息展示赢得用户信任。

EV证书即扩展验证证书，最安全、最严格EV SSL证书遵循全球统一的严格身份验证标准，是目前业界安全级别最高的顶级 (Class 4级)SSL证书。金融证券、银行、第三方支付、网上商城等，重点强调网站安全、企业可信形象的网站，涉及交易支付、客户隐私信息和账号密码的传输。这部分的验证要求最高，申请费用也是最贵的。

2007年EV SSL证书诞生，国际标准组织CA/B Forum制定了EV验证指南，所有颁发EV SSL证书的CA机构必须遵循全球统一的严格身份验证标准，扩展验证网站所有者的身份信息。全球浏览器也统一升级展示UI，对于受EV SSL证书保护的站点，浏览器地址栏显示醒目、独特的视觉效果——绿色地址栏、显示单位名称、HTTPS、绿色安全锁。