证书与信任链
复习
- 公钥、私钥与数字签名：签名可验证消息来源
- 密钥交换：双方协商出共享的会话密钥
- DNS 的名字空间：域名由分层机构共同管理
TL;DR
- 你拿到的公钥，未必真的属于目标网站
- 证书把公钥与身份绑定，并由权威机构签名
- 浏览器信任一组根证书，形成信任链
- 信任逐级传递，根是信任的起点
正文
假设你访问一个网站，对方发来一个公钥。你凭什么相信，这个公钥真的是那个网站的，而不是某个冒充者塞给你的？
这就是证书要解决的问题。
把身份和公钥绑在一起
一份证书（certificate）大致包含：
- 这个公钥属于谁（域名、组织等身份信息）
- 公钥本身
- 一个由权威机构（CA，证书颁发机构）给出的数字签名
因为签名的存在，只要你能信任这个签名机构，就能相信“这份证书里的公钥，确实属于这个身份”。身份和公钥，被牢牢绑在了一起。
信任链：一级信任一级
可问题又来了：你怎么信任那个签名机构呢？
答案是信任链。证书体系是一层层的：
- 最顶层是根证书，它被预先内置在浏览器或操作系统里
- 根可以给中间证书签名
- 中间证书再给网站证书签名
验证时，浏览器顺着链条一路往上看：网站证书由中间证书签，中间证书由根证书签，而根证书是我本来就信任的。只要每一环的签名都成立，信任就从根一路传到了网站。
这很像现实里的担保：你信任某人，因为他被一个你信任的人担保，而那个人又被你信任的人担保……最终追溯到一开始就相信的那个源头。
根为什么可信
那么，根证书为什么可信？
答案很朴素：因为它是出厂时就预装在浏览器和系统里的，由厂商事先审核）。 它是整套体系的信任起点。这个起点并非“天然正确”，而是建立在对浏览器/系统厂商和审核流程的信任之上。
这也提醒我们：安全体系里总有一个必须被信任的起点，重要的是让这个起点尽量少、尽量可控、并且能被审计。 证书信任链，正是把这个起点压缩成了数量有限的根。
有了证书、密钥交换和对称加密这几块积木，就可以把它们组装成保护网页通信的 TLS 了。
思考题 1
为什么不能只拿到公钥，就相信它属于某个网站？
思考题 2
“信任链”是怎样把信任从根证书传递到网站证书的？
小结
知识点
- 证书把公钥与身份绑定，并由 CA 签名
- 证书链从根逐级签发到网站证书
- 浏览器内置并信任一组根证书
- 根证书是整个信任体系的起点
参考资料
- Wikipedia(zh)：公开密钥认证：用证书把公钥与身份绑定
- Wikipedia(zh)：证书颁发机构：签发和管理数字证书的机构
思考题答案（仅供参考）
思考题 1
因为公钥本身不携带可信的身份信息，任何人都可以声称某个公钥属于某网站。没有权威的签名背书，你无法判断这是真的站点还是冒充者，所以不能仅凭公钥就相信其归属。
思考题 2
网站证书由中间证书签发，中间证书又由根证书签发，而根证书是浏览器预先信任的。验证时只要每一环的签名都成立，信任就沿着这条链从根逐级传递到网站证书，于是网站的公钥与身份也就获得了信任。
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设计师 | 南国微雪