PKCS#12-白红宇

PKCS#12

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发布时间：2019-06-14

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数字证书介绍

一、什么是数字证书

数字证书就是互联网通讯中标志通讯各方身份信息的一系列数据，提供了一种在Internet上验证您身份的方式，其作用类似于司机的驾驶执照或日常生活中的身份证。它是由一个由权威机构-----CA机构，又称为证书授权(Certificate Authorit y)中心发行的，人们可以在网上用它来识别对方的身份。数字证书是一个经证书授权中心数字签名的包含公开密钥拥有者信息以及公开密钥的文件。最简单的证书包含一个公开密钥、名称以及证书授权中心的数字签名。一般情况下证书中还包括密钥的有效时间，发证机关(证书授权中心)的名称，该证书的序列号等信息，证书的格式遵循 ITUT X.509国际标准。

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。

二、为什么要用数字证书

基于Internet网的电子商务系统技术使在网上购物的顾客能够极其方便轻松地获得商家和企业的信息，但同时也增加了对某些敏感或有价值的数据被滥用的风险。买方和卖方都必须对于在因特网上进行的一切金融交易运作都是真实可靠的，并且要使顾客、商家和企业等交易各方都具有绝对的信心，因而因特网（Internet）电子商务系统必须保证具有十分可靠的安全保密技术，也就是说，必须保证网络安全的四大要素，即信息传输的保密性、数据交换的完整性、发送信息的不可否认性、交易者身份的确定性。

1、信息的保密性

交易中的商务信息均有保密的要求。如信用卡的帐号和用户名被人知悉，就可能被盗用，订货和付款的信息被竞争对手获悉，就可能丧失商机。因此在电子商务的信息传播中一般均有加密的要求。

2、交易者身份的确定性

网上交易的双方很可能素昧平生，相隔千里。要使交易成功首先要能确认对方的身份，对商家要考虑客户端不能是骗子，而客户也会担心网上的商店不是一个玩弄欺诈的黑店。因此能方便而可靠地确认对方身份是交易的前提。对于为顾客或用户开展服务的银行、信用卡公司和销售商店，为了做到安全、保密、可靠地开展服务活动，都要进行身份认证的工作。对有关的销售商店来说，他们对顾客所用的信用卡的号码是不知道的，商店只能把信用卡的确认工作完全交给银行来完成。银行和信用卡公司可以采用各种保密与识别方法，确认顾客的身份是否合法，同时还要防止发生拒付款问题以及确认订货和订货收据信息等。

3、不可否认性

由于商情的千变万化，交易一旦达成是不能被否认的。否则必然会损害一方的利益。例如订购黄金，订货时金价较低，但收到订单后，金价上涨了，如收单方能否认受到订单的实际时间，甚至否认收到订单的事实，则订货方就会蒙受损失。因此电子交易通信过程的各个环节都必须是不可否认的。

4、不可修改性

交易的文件是不可被修改的，如上例所举的订购黄金。供货单位在收到订单后，发现金价大幅上涨了，如其能改动文件内容，将订购数1吨改为1克，则可大幅受益，那么订货单位可能就会因此而蒙受损失。因此电子交易文件也要能做到不可修改，以保障交易的严肃和公正。

人们在感叹电子商务的巨大潜力的同时，不得不冷静地思考，在人与人互不见面的计算机互联网上进行交易和作业时，怎么才能保证交易的公正性和安全性，保证交易双方身份的真实性。国际上已经有比较成熟的安全解决方案，那就是建立安全证书体系结构。数字安全证书提供了一种在网上验证身份的方式。安全证书体制主要采用了公开密钥体制，其它还包括对称密钥加密、数字签名、数字信封等技术。

我们可以使用数字证书，通过运用对称和非对称密码体制等密码技术建立起一套严密的身份认证系统，从而保证：信息除发送方和接收方外不被其它人窃取；信息在传输过程中不被篡改；发送方能够通过数字证书来确认接收方的身份；发送方对于自己的信息不能抵赖。

三、数字证书原理介绍

数字证书采用公钥体制，即利用一对互相匹配的密钥进行加密、解密。每个用户自己设定一把特定的仅为本人所知的私有密钥（私钥），用它进行解密和签名；同时设定一把公共密钥（公钥）并由本人公开，为一组用户所共享，用于加密和验证签名。当发送一份保密文件时，发送方使用接收方的公钥对数据加密，而接收方则使用自己的私钥解密，这样信息就可以安全无误地到达目的地了。通过数字的手段保证加密过程是一个不可逆过程，即只有用私有密钥才能解密。在公开密钥密码体制中，常用的一种是RSA体制。其数学原理是将一个大数分解成两个质数的乘积，加密和解密用的是两个不同的密钥。即使已知明文、密文和加密密钥（公开密钥），想要推导出解密密钥（私密密钥），在计算上是不可能的。按现在的计算机技术水平，要破解目前采用的1024位RSA密钥，需要上千年的计算时间。公开密钥技术解决了密钥发布的管理问题，商户可以公开其公开密钥，而保留其私有密钥。购物者可以用人人皆知的公开密钥对发送的信息进行加密，安全地传送给商户，然后由商户用自己的私有密钥进行解密。

用户也可以采用自己的私钥对信息加以处理，由于密钥仅为本人所有，这样就产生了别人无法生成的文件，也就形成了数字签名。采用数字签名，能够确认以下两点：

（1）保证信息是由签名者自己签名发送的，签名者不能否认或难以否认；

（2）保证信息自签发后到收到为止未曾作过任何修改，签发的文件是真实文件。

数字签名具体做法是:

（1）将报文按双方约定的HASH算法计算得到一个固定位数的报文摘要。在数学上保证:只要改动报文中任何一位，重新计算出的报文摘要值就会与原先的值不相符。这样就保证了报文的不可更改性。

（2）将该报文摘要值用发送者的私人密钥加密，然后连同原报文一起发送给接收者，而产生的报文即称数字签名。

（3）接收方收到数字签名后，用同样的HASH算法对报文计算摘要值，然后与用发送者的公开密钥进行解密解开的报文摘要值相比较。如相等则说明报文确实来自所称的发送者。

四、证书与证书授权中心

CA机构，又称为证书授证(Certificate Authority)中心，作为电子商务交易中受信任的第三方，承担公钥体系中公钥的合法性检验的责任。CA中心为每个使用公开密钥的用户发放一个数字证书，数字证书的作用是证明证书中列出的用户合法拥有证书中列出的公开密钥。CA机构的数字签名使得攻击者不能伪造和篡改证书。它负责产生、分配并管理所有参与网上交易的个体所需的数字证书，因此是安全电子交易的核心环节。

由此可见，建设证书授权（CA）中心，是山西省开拓和规范电子商务市场必不可少的一步。为保证用户之间在网上传递信息的安全性、真实性、可靠性、完整性和不可抵赖性，不仅需要对用户的身份真实性进行验证，也需要有一个具有权威性、公正性、唯一性的机构，负责向电子商务的各个主体颁发并管理符合国内、国际安全电子交易协议标准的电子商务安全证书。

五、数字证书的应用

数字证书可以应用于互联网上的电子商务活动和电子政务活动，其应用范围涉及需要身份认证及数据安全的各个行业，包括传统的商业、制造业、流通业的网上交易，以及公共事业、金融服务业、工商税务、海关、政府行政办公、教育科研单位、保险、医疗等网上作业系统。

数字证书格式

cer后缀的证书文件有两种编码-->DER二进制编码或者BASE64编码(也就是.pem)

p7b一般是证书链，里面包括1到多个证书

pfx是指以pkcs#12格式存储的证书和相应私钥。

在Security编程中，有几种典型的密码交换信息文件格式:

DER-encoded certificate: .cer, .crt

PEM-encoded message: .pem

PKCS#12 Personal Information Exchange: .pfx, .p12

PKCS#10 Certification Request: .p10

PKCS#7 cert request response: .p7r

PKCS#7 binary message: .p7b

.cer/.crt是用于存放证书，它是2进制形式存放的，不含私钥。

.pem跟crt/cer的区别是它以Ascii来表示。

pfx/p12用于存放个人证书/私钥，他通常包含保护密码，2进制方式

p10是证书请求

p7r是CA对证书请求的回复，只用于导入

p7b以树状展示证书链(certificate chain)，同时也支持单个证书，不含私钥。

其中，我介绍如何从p12/pfx文件中提取密钥对及其长度:

1，首先，读取pfx/p12文件（需要提供保护密码）

2，通过别名(Alias,注意，所有证书中的信息项都是通过Alias来提取的)提取你想要分析的证书链

3，再将其转换为一个以X509证书结构体

4，提取里面的项，如果那你的证书项放在第一位（单一证书），直接读取 x509Certs[0]（见下面的代码）这个X509Certificate对象

5，X509Certificate 对象有很多方法，tain198127网友希望读取RSA密钥（公私钥）及其长度（见http://www.matrix.org.cn /thread.shtml?topicId=43786&forumId=55&#reply），那真是太Easy了，

X509Certificate keyPairCert = x509Certs[0];

int iKeySize = X509CertUtil.getCertificateKeyLength(keyPairCert);

System.out.println("证书密钥算法="+keyPairCert.getPublicKey().getAlgorithm());

System.out.println("证书密钥长度="+iKeySize);

提取了他所需要的信息。

X.509定义了两种证书：公钥证书和属性证书

PKCS#7和PKCS#12使用的都是公钥证书

PKCS＃7的SignedData的一种退化形式可以分发公钥证书和CRL

一个SignedData可以包含多张公钥证书

PKCS＃12可以包含公钥证书及其私钥，也可包含整个证书链

简介

Java自带的keytool工具是个密钥和证书管理工具。它使用户能够管理自己的公钥/私钥对及相关证书，用于（通过数字签名）自我认证（用户向别的用户/服务认证自己）或数据完整性以及认证服务。它还允许用户储存他们的通信对等者的公钥（以证书形式）。

keytool 将密钥和证书储存在一个所谓的密钥仓库（keystore）中。缺省的密钥仓库实现将密钥仓库实现为一个文件。它用口令来保护私钥。

Java KeyStore的类型

JKS和JCEKS是Java密钥库(KeyStore)的两种比较常见类型(我所知道的共有5种，JKS, JCEKS, PKCS12, BKS，UBER)。

JKS的Provider是SUN，在每个版本的JDK中都有，JCEKS的Provider是SUNJCE，1.4后我们都能够直接使用它。

JCEKS在安全级别上要比JKS强，使用的Provider是JCEKS(推荐)，尤其在保护KeyStore中的私钥上（使用TripleDes）。

PKCS#12是公钥加密标准，它规定了可包含所有私钥、公钥和证书。其以二进制格式存储，也称为 PFX 文件，在windows中可以直接导入到密钥区，注意，PKCS#12的密钥库保护密码同时也用于保护Key。

BKS 来自BouncyCastle Provider，它使用的也是TripleDES来保护密钥库中的Key，它能够防止证书库被不小心修改（Keystore的keyentry改掉1个 bit都会产生错误），BKS能够跟JKS互操作，读者可以用Keytool去TryTry。

UBER比较特别，当密码是通过命令行提供的时候，它只能跟keytool交互。整个keystore是通过PBE/SHA1/Twofish加密，因此keystore能够防止被误改、察看以及校验。以前，Sun JDK(提供者为SUN)允许你在不提供密码的情况下直接加载一个Keystore，类似cacerts，UBER不允许这种情况。

证书导入

Der/Cer证书导入：

要从某个文件中导入某个证书，使用keytool工具的-import命令：

keytool -import -file mycert.der -keystore mykeystore.jks

如果在 -keystore 选项中指定了一个并不存在的密钥仓库，则该密钥仓库将被创建。

如果不指定 -keystore 选项，则缺省密钥仓库将是宿主目录中名为 .keystore 的文件。如果该文件并不存在，则它将被创建。

创建密钥仓库时会要求输入访问口令，以后需要使用此口令来访问。可使用-list命令来查看密钥仓库里的内容：

keytool -list -rfc -keystore mykeystore.jks

P12格式证书导入：

keytool无法直接导入PKCS12文件。

第一种方法是使用IE将pfx证书导入，再导出为cert格式文件。使用上面介绍的方法将其导入到密钥仓库中。这样的话仓库里面只包含了证书信息，没有私钥内容。

第二种方法是将pfx文件导入到IE浏览器中，再导出为pfx文件。

新生成的pfx不能被导入到keystore中，报错：keytool错误： java.lang.Exception: 所输入的不是一个 X.509 认证。新生成的pfx文件可以被当作keystore使用。但会报个错误as unknown attr1.3.6.1.4.1.311.17.1,查了下资料,说IE导出的就会这样,使用Netscape就不会有这个错误.

第三种方法是将pfx文件当作一个keystore使用。但是通过微软的证书管理控制台生成的pfx文件不能直接使用。keytool不认此格式，报 keytool错误： java.io.IOException: failed to decrypt safe contents entry。需要通过OpenSSL转换一下：

1）openssl pkcs12 -in mycerts.pfx -out mycerts.pem

2）openssl pkcs12 -export -in mycerts.pem -out mykeystore.p12

通过keytool的-list命令可检查下密钥仓库中的内容：

keytool -rfc -list -keystore mykeystore.p12 -storetype pkcs12

这里需要指明仓库类型为pkcs12，因为缺省的类型为jks。这样此密钥仓库就即包含证书信息也包含私钥信息。

P7B格式证书导入：

keytool无法直接导入p7b文件。

需要将证书链RootServer.p7b（包含根证书）导出为根rootca.cer和子rootcaserver.cer 。

将这两个证书导入到可信任的密钥仓库中。

keytool -import -alias rootca -trustcacerts -file rootca.cer -keystore testkeytrust.jks

遇到是否信任该证书提示时，输入y

keytool -import -alias rootcaserver -trustcacerts -file rootcaserver.cer -keystore testkeytrust.jks