PKI系列：（1）PKI的组件及处理流程【公钥基础设施 证书系统】

【汇总】部署自己企业内部的PKI架构

说明

PKI对于没接触过的朋友来说觉得是一个恐惧感，因为都感觉它很高深、很难懂，其实，只要实施过，你会觉得PKI非常简单，而且非常适用，当然，PKI用途非常的广，而这里所总结的只是介绍VPN设备之间、dot1x、ACS怎么申请证书。

PKI的组件

其实，CA非常像我们生活中的公安局，我们通常都非常信任这个机构，而证书就像我们的身份证，需要被登记或者颁发。

PKI标准

目前，我们所使用的标准格式为x.509v3，它由多个字段组成一张数字证书，数字证书具有合法性和权威性，比如，证书签发者的名称、主体的公钥信息、CA对证书的数字签名、证书的有效期。

Distinguished Name：目录命名的方式为DN，比如 cn=user1, ou=cciese, dc=cciese, dc=com （微软的AD就采用这种架构）

我们常常听到关于PKCS#10和7，它们到底起什么作用？

PKCS#10 公钥加密标准，定义了当一台设备建立和请求个人证书时，设备需要包括和使用的实际信息的内容和格式，主要为用户提供离线申请方式
CN或者DN：名字或者可区分的名字，这是必选的
可选的包括 |组织单位（OU）、组织（O）、地点（L）、省市（LP）、国家（CN）、主体可选名字（FQDN）、EMAIL（E）)
密钥大小：建立公私钥对的密钥大小。通常为512、768、1024、2048

PKCS#7 是一个封装数据的标准，在一个PKCS#7封装里边，可以放置一个用户证书和颁发的正好苏服务器的根证书。 用于签名和加密实体证书，并且发送给请求设备。

PKI解决了什么问题？

我们通常在建立VPN的时候，喜欢用预共享密钥，因为它最简单，也方便排错，但是，它往往具有很大的安全隐患，因为，无论谁，只需要知道了预共享密钥的情况下，就可以与你建立起VPN隧道，而VPN设备它是不知道对方是否合法，只能通过预共享密钥来识别，后来，又出现了数字签名的方案。
数字签名：使用私钥加密公钥解密完成数字签名，实现完整性校验、源认证、不可否认性

存在的问题：在使用任何RSA的服务器之前，一个实体需要获取其他实体的公钥。那么，我们怎么能确定对方的公钥一定是那个实体的呢。
在传统解决颁发就是，当一个公钥通过在线方式发送给对方的时候，首先做一个HASH，在线方式可以是QQ、邮件，当对方收到这个公钥后，也用同样的方法做一个HASH，然后通过离线的方式做确认，比如，电话。
这样的办法，虽然安全，但是不存在扩展性，因为实体认证一多，那么就需要离线确认多个，这样不太现实。

那么PKI解决的就是这一个问题，公钥分发管理的问题，它以一个第三方信任机构的角色存在。

可信任的第三方协议：1、基于对公钥的数字签名
2、每一个书体信任的一个中心的权威机构 1、信任是基于数字签名的 2、中心授权机构的签名都被认为是可信的 3、每一个实体都有中心授权机构的公钥，用户验证它的签名
3、中心授权机构对每一个实体的公钥进行签名

证书的申请方式

申请的方式可分为离线和在线的方式进行证书申请，什么时候用到在线申请和离线呢， 如果，我们能与CA服务器进行正常通信的话，那么就利用在线申请方式申请，通常CA服务器是在内部存在的。 离线方式是经常出差的员工，或者合作伙伴来申请证书，必须通过离线的方式进行申请，因为它不能正常的访问到CA服务器。

在线方式：SCEP：简单证书在线注册协议.使用HTTP在与设备之间共享信息。设备可以通过URL来访问CA，也可以通过这个来申请证书。CA使用PKCS#7的格式发送给设备。SCEP可以自动下载CRL，常见的为HTTP、HTTPS、LDAP，由cisco设计的技术，主要为VPN设备提供的PKI证书申请的工业标准。

SCEP，PKCS#7，PKCS#10： 使用SCEP进行证书申请的时候，同时会使用PKCS#7和PKCS#10，PKCS#10对证书请求进行编码，PKCS#7对PKCS#10的请求的内容，或者请求得到的证书进行封装

PKCS#12：用于在一个单一文件交换公共和私有对象（公钥、私钥、证书），它可以包含证书和关联的私钥。它提供了一个加密机制（在IOS上做CA服务器的时候，输入的密码），因此私钥是能够被保护的，Cisco优先使用这个模式来承载PKI资料。（微软使用的为.pfx，cisco为.p12，存放在nvram里面，可以dir查看）

离线方式：设备产生PKCS#10信息，以离线的方式发送给管理员，然后由管理员在CA服务器上建立一个x.509的实体证书，以.cer或者PEM的文件，以电子邮件形式发送给请求者。

CA管理员可以通过两种方式来颁发证书： 1、随机数口令 2、手动验证

吊销方式

当某些时候，一个员工离职了，或者对等体设备不可用了，我们需要把一些合法的证书销毁掉，那么其余的正常人员怎么知道哪些证书合法、哪些不合法。那么就通过吊销列表方式，它会存储在CA服务器上或者是其余的外部数据库中，客户端会周期性的下载这个最新的CRL来获取最新的。

CRL：证书吊销列表，类似于通缉布告，用于告诉用户哪些证书是合法的，哪些证书已经被吊销了，客户会周期性的轮询CRL存储位置（http/ldap/ftp）获取当前CRL
1、一旦吊销了证书，新的CRL就会颁发，但是不会被客户马上获取，需要等待老的CRL超期，从会获取新的 （cisco默认为4小时缓存，在此期间，都会根据本地缓存的CRL来确认对方证书是否被吊销了，只有缓存到期后，从会轮询新的CRL到本地缓存中）
2、这个吊销列表会包含有效期和服务器的签名。
3、在设计中，建议把CRL的本地缓存时间改为短点，因为很有可能在这个缓存期内，服务器已经吊销了一些证书，但是本地缓存中还认为这些证书是有效的，这样就存在时间差了。

OCSP：在线式吊销状态查询协议，一种新的获取CRL的技术，但是cisco IOS CA不支持，微软的服务器支持

证书服务器的角色和功能：证书服务器（CA）的主要目的是验证证书请求和颁发证书。证书服务器是整个PKI系统中最为重要的一个环节，一旦证书服务器被破环，整个PKI的运用将不再收到信任。

CA的分类：1、我们常常访问一些商业性的网站，比如淘宝、网银这些，它们的证书为什么都是合法的呢，因为它像是向合法的PKI机构申请的，这些合法的机构是受整个Intenet信任的，比如，微软的IE中默认就有许多的受信任的颁发机构，这些机构是盈利性的，而且价格不便宜。这种我们称为公有CA。

2、私有CA：通常就是我们内部搭建的CA服务器，只用于企业内部的应用，比如dot1x、给VPN设备颁发证书，给企业用户颁发证书。

证书中包含的内容

数字证书包含的主要内容： 1、Identity （个人信息）
2、Some attributes（一些属性，限制证书的使用）
3、Public key（公钥）
4、Signature（证书服务器的数字签名）

证书的典型组成部分：

PKI的处理流程，在这个过程中时间是非常重要的。强烈建议部署NTP V3的服务器

1、同步时间：时间在整个PKI系统中是非常重要的，如果时间错误了，那么整个PKI系统就会无效，所以，在部署PKI之前，必须确定时间是正确的。

2 、客户端产生密钥对：在申请证书之前，实体需要产生密钥对，通常我们使用RSA算法，可以是一个加密，一个签名，也可以是一对加密，一对签名。

3 、每一实体必须获取证书服务器的根证书，这个根证书包含CA的公钥，我们通常需要离线确认这个根证书是否是合法的。

4、每个实体提交自己的公钥和个人信息给CA（申请个人证书）

5、CA收到A和B的申请后，会把各自的公钥和个人信息做一个hash，然后用自己的私钥对这个hash进行数字签名，我们称这个为数字证书。 证书中至少包含各自的公钥、个人信息和数字签名。

6、CA把进行了数字签名的证书发送给A和B，离线或者在线方式

7、A和B收到自己的个人证书后，它就拥有了CA的根证书和自己的个人证书

分析：为什么我们谈到CA证书的时候，一定是两张证书，必须拥有CA的根证书呢，我们假设一下，这时候一个对方的VPN设备利用数字证书来进行设备验证，那么对方的数字证书中包含CA的数字签名，这个签名是加密的，必须通过CA的公钥来解密，CA的公钥放在哪？ 对咯，就是根证书里面，只有获取了CA的根证书才有公钥，有了公钥就能解开这个签名。

数字证书在VPN的交换过程

之前提到过数字证书只是解决了公钥管理的问题，那么在VPN中它在哪个阶段起作用呢。

IKE第一阶段 5 6个包的交换过程：1、发起方会把用DH材料计算出来的散列值用自己的私钥进行加密，得到一个数字签名，还会携带自己的个人证书（包含个人信息与自己的公钥）hostname,一起发送给接收方
2、接收方收到以后，利用根证书的公钥来解开CA的签名，验证是否合法
3、验证通过以后，检查发起方的hostname是否与发起方的个人信息是否匹配
4、匹配后，利用发起方的公钥解开它的发起方用自己私钥加密的数字签名
5、解开后，得到一个散列值，接收方在用相同的DH材料计算另外一个散列值，与接收方的对比，匹配了则认证通过
6、这个过程是双向的，也就是A和B会采用同样的方法进行验证对方。

下载对应文档

关于博客资源下载说明

（广告）博主自主原创最新实战课程

（广告）远程技术支持（设备调试），有搞不定的找我，价格实惠，为您解决实际工作上的问题

喜欢 (4)赏

[]

分享 (0)