TLS协议(三)-数字证书

博主： xuxulaka
发布时间：2024 年 10 月 05 日
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2473字数
分类：运维安全

### 一、什么是数字证书

数字证书是用于验证公钥持有者身份的一种电子文档，通常由受信任的第三方机构——证书颁发机构（Certificate Authority, CA）签发，CA根证书一般内置在操作系统中。

如果把网站比作人的话，数字证书相当于网站的身份证，CA机构相当于公安部门。

### 二、证书的签发流程

数字证书的签发流程通常包括以下几个步骤：

1. **生成密钥对**：
   
   * 申请者首先生成一对非对称密钥，包括一个私钥和一个公钥。私钥由申请者安全保存，公钥则用于申请数字证书。
2. **创建证书签名请求（CSR）**：
   
   * 申请者使用私钥生成一个证书签名请求（Certificate Signing Request, CSR）。CSR包含申请者的公钥、身份信息（如域名、组织名称等）以及申请者的数字签名。
   * CSR通常以PEM格式（Base64编码的文本文件）或DER格式（二进制文件）提交给CA。
3. **验证身份信息**：
   
   * CA收到CSR后，会对申请者的身份信息进行验证。验证方式可能包括：
     
     * **域名验证（DV）**：CA通过发送验证邮件或要求申请者在域名服务器上放置特定文件来验证申请者对域名的控制权。
     * **组织验证（OV）**：CA要求申请者提供组织注册文件、营业执照等证明材料，以验证组织的合法性。
     * **扩展验证（EV）**：CA进行更严格的验证，包括核实组织的法律地位、物理地址等，通常用于高安全需求的场景。
4. **签发数字证书**：
   
   * 一旦身份验证通过，CA使用自己的私钥对CSR中的公钥和申请者信息进行签名，生成数字证书。
   * 数字证书通常包含以下信息：
     
     * 申请者的公钥
     * 申请者的身份信息
     * 证书的有效期
     * CA的数字签名
     * 证书的序列号
     * 证书的用途（如服务器认证、客户端认证等）
5. **分发数字证书**：
   
   * CA将签发的数字证书返回给申请者。申请者可以将证书部署在服务器上，用于TLS/SSL加密通信。

![证书签发](/usr/uploads/2025/02/4067578771.png)

### 三、证书验证流程

在TLS通信中，客户端需要验证服务器证书的有效性。验证过程包括：

* 检查证书的有效期
* 验证证书的签名是否由受信任的CA签发
* 验证证书链（Certificate Chain），即从服务器证书到根证书的完整路径，确保每一级证书都是由上一级CA签发的。

![证书校验.png](/usr/uploads/2025/02/1103719300.png)

### 四、证书在TLS协议中的作用

TLS（Transport Layer Security）协议是用于保护网络通信安全的加密协议，广泛应用于HTTPS、SMTP、IMAP等协议中。数字证书在TLS协议中扮演着至关重要的角色，主要用于身份验证和密钥交换。

1. **身份验证**：
   
   * 在TLS握手过程中，服务器会向客户端发送其数字证书。客户端通过验证证书的有效性来确认服务器的身份。
   * 验证过程包括：
     
     * 检查证书的有效期，确保证书未过期。
     * 验证证书的签名是否由受信任的CA签发。
     * 验证证书链，确保证书链中的每一级证书都是由受信任的CA签发的。
     * 检查证书中的域名是否与客户端请求的域名匹配。
2. **密钥交换**：
   
   * 在TLS握手过程中，客户端和服务器需要协商一个对称密钥，用于后续的加密通信。数字证书中的公钥可以用于加密对称密钥，确保密钥交换的安全性。
   * 常见的密钥交换方式包括：
     
     * **RSA密钥交换**：客户端使用服务器证书中的公钥加密对称密钥，并发送给服务器。服务器使用私钥解密，获取对称密钥。
     * **ECDHE密钥交换**：客户端和服务器使用椭圆曲线Diffie-Hellman算法协商对称密钥，服务器证书中的公钥用于验证服务器的身份。
3. **客户端认证（可选）**：
   
   * 在某些高安全需求的场景中，服务器可能要求客户端提供数字证书以进行身份验证。客户端证书的签发和验证过程与服务器证书类似。
   * 客户端在TLS握手过程中发送其数字证书，服务器通过验证证书的有效性来确认客户端的身份。
4. **证书吊销检查**：
   
   * 为了确保证书的有效性，客户端可能还需要检查证书是否已被吊销。常见的吊销检查方式包括：
     
     * **证书吊销列表（CRL）**：客户端从CA获取CRL，检查证书是否在列表中。
     * **在线证书状态协议（OCSP）**：客户端向CA发送OCSP请求，查询证书的当前状态。

### 总结

数字证书的签发流程涉及密钥对生成、CSR创建、身份验证、证书签发和分发等多个步骤。在TLS协议中，数字证书主要用于身份验证和密钥交换，确保通信双方的身份真实性和通信内容的机密性。通过严格的证书验证和吊销检查，TLS协议能够有效防止中间人攻击、伪造证书等安全威胁，保障网络通信的安全。

#### 参考文档

1. [几幅图，拿下HTTPS](https://mp.weixin.qq.com/s/U9SRLE7jZTB6lUZ6c8gTKg)
2. [HTTPS详解](https://juejin.cn/post/7049765767071399967)

最后修改：2024 年 10 月 05 日

本文作者： xuxulaka 文章标题：TLS协议(三)-数字证书
本文地址：https://www.xuxulaka.com/archives/37/
版权说明：若无注明，本文皆嘘嘘啦咔·一点就通原创，转载请保留文章出处。

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这篇博文深入浅出地讲解了数字证书在TLS协议中的重要作用。从签发流程到身份验证和密钥交换，覆盖面全面。通过使用数字证书，TLS协议可以保证网络通信的安全性，防止中间人攻击和伪造证书等威胁。对于网络安全从业者和开发人员来说，这篇博文是一个非常有价值的资源。

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xuxulaka • 2024 年 10 月 05 日

### 一、什么是数字证书

如果把网站比作人的话，数字证书相当于网站的身份证，CA机构相当于公安部门。

### 二、证书的签发流程

数字证书的签发流程通常包括以下几个步骤：

![证书签发](/usr/uploads/2025/02/4067578771.png)

### 三、证书验证流程

在TLS通信中，客户端需要验证服务器证书的有效性。验证过程包括：

![证书校验.png](/usr/uploads/2025/02/1103719300.png)

### 四、证书在TLS协议中的作用

### 总结

#### 参考文档

1. [几幅图，拿下HTTPS](https://mp.weixin.qq.com/s/U9SRLE7jZTB6lUZ6c8gTKg)
2. [HTTPS详解](https://juejin.cn/post/7049765767071399967)

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