数字证书

根据所保护公钥的用途，可以分为加密数字证书（Encryption Certificate）和签名验证数字证书（Signature Certificate）。前者往往用于保护用于加密信息的公钥；后者则保护用于进行解密签名进行身份验证的公钥。两种类型的公钥也可以同时放在同一证书中。 一般情况下，证书需要由证书认证机构（Certification Authority，CA）来进行签发和背书。权威的证书认证机构包括DigiCert、GlobalSign、VeriSign等。用户也可以自行搭建本地CA系统，在私有网络中进行使用。

目前使用最广泛的标准为ITU和ISO联合制定的X.509的v3版本规范（RFC 5280），其中定义了如下证书信息域： ·版本号（Version Number）：规范的版本号，目前为版本3，值为0x2； ·序列号（Serial Number）：由CA维护的为它所颁发的每个证书分配的唯一的序列号，用来追踪和撤销证书。只要拥有签发者信息和序列号，就可以唯一标识一个证书，最大不能超过20个字节；

·签名算法（Signature Algorithm）：数字签名所采用的算法，如sha256WithRSAEncryption或ecdsa-with-SHA256； ·颁发者（Issuer）：颁发证书单位的标识信息，如“C=CN，ST=Beijing，L=Beijing，O=org.example.com，CN=ca.org.example.com”； ·有效期（Validity）：证书的有效期限，包括起止时间； ·主体（Subject）：证书拥有者的标识信息（Distinguished Name），如“C=CN，ST=Beijing，L=Beijing，CN=person.org.example.com”； ·主体的公钥信息（Subject Public Key Info）：所保护的公钥相关的信息： ·公钥算法（Public Key Algorithm）：公钥采用的算法； ·主体公钥（Subject Public Key）：公钥的内容。 ·颁发者唯一号（Issuer Unique Identifier）：代表颁发者的唯一信息，仅2、3版本支持，可选； ·主体唯一号（Subject Unique Identifier）：代表拥有证书实体的唯一信息，仅2、3版本支持，可选； ·扩展（Extensions，可选）：可选的一些扩展。v3中可能包括： ·Subject Key Identifier：实体的密钥标识符，区分实体的多对密钥； ·Basic Constraints：一般指明是否属于CA； ·Authority Key Identifier：证书颁发者的公钥标识符； ·CRL Distribution Points：撤销文件的发布地址； ·Key Usage：证书的用途或功能信息。 此外，证书的颁发者还需要对证书内容利用自己的公钥添加签名，以防止别人对证书内容进行篡改。 X.509规范中一般推荐使用PEM（Privacy Enhanced Mail）格式来存储证书相关的文件。证书文件的文件名后缀一般为.crt或.cer，对应私钥文件的文件名后缀一般为.key，证书请求文件的文件名后缀为.csr。有时候也统一用.pem作为文件名后缀。 PEM格式采用文本方式进行存储，一般包括首尾标记和内容块，内容块采用Base64进行编码。 要想知道CA的公钥是否合法，一方面可以通过更上层的CA颁发的证书来进行认证；另一方面某些根CA（Root CA）可以通过预先分发证书来实现信任基础。例如，主流操作系统和浏览器里面，往往会提前预置一些权威CA的证书（通过自身的私钥签名，系统承认这些是合法的证书）。之后所有基于这些CA认证过的中间层CA（Intermediate CA）和后继CA都会被验证合法。这样就从预先信任的根证书，经过中间层证书，到最底下的实体证书，构成一条完整的证书信任链。

PKI体系

实际上，安全地管理和分发证书可以遵循PKI（Public Key Infrastructure）体系来完成。PKI体系核心解决的是证书生命周期相关的认证和管理问题，在现代密码学应用领域处于十分基础和重要的地位。 需要注意，PKI是建立在公私钥基础上实现安全可靠传递消息和身份确认的一个通用框架，并不代表某个特定的密码学技术和流程。实现了PKI规范的平台可以安全可靠地管理网络中用户的密钥和证书。目前包括多个实现和规范，知名的有RSA公司的PKCS（Public Key Cryptography Standards）标准和X.509相关规范等。

PKI基本组件 一般情况下，PKI至少包括如下核心组件： ·CA（Certification Authority）：负责证书的颁发和作废，接收来自RA的请求，是最核心的部分； ·RA（Registration Authority）：对用户身份进行验证，校验数据合法性，负责登记，审核过了就发给CA； ·证书数据库：存放证书，多采用X.500系列标准格式。可以配合LDAP目录服务管理用户信息。 其中，CA是最核心的组件，主要完成对证书信息的维护。 常见的操作流程为，用户通过RA登记申请证书，提供身份和认证信息等；CA审核后完成证书的制造，颁发给用户。用户如果需要撤销证书则需要再次向CA发出申请。

CA对用户签发证书实际上是对某个用户公钥，使用CA的私钥对其进行签名。这样任何人都可以用CA的公钥对该证书进行合法性验证。验证成功则认可该证书中所提供的用户公钥内容，实现用户公钥的安全分发。 用户证书的签发可以有两种方式。一般可以由CA直接来生成证书（内含公钥）和对应的私钥发给用户；也可以由用户自己生成公钥和私钥，然后由CA来对公钥内容进行签名。 后者情况下，用户一般会首先自行生成一个私钥和证书申请文件（Certificate Signing Request，即csr文件），该文件中包括了用户对应的公钥和一些基本信息，如通用名（common name，即cn）、组织信息、地理位置等。CA只需要对证书请求文件进行签名，生成证书文件，颁发给用户即可。整个过程中，用户可以保持私钥信息的私密性，不会被其他方获知（包括CA方）。 需要注意，用户自行生成私钥情况下，私钥文件一旦丢失，CA方由于不持有私钥信息，无法进行恢复，意味着通过该证书中公钥加密的内容将无法被解密。

证书的撤销 证书超出有效期后会作废，用户也可以主动向CA申请撤销某证书文件。 由于CA无法强制收回已经颁发出去的数字证书，因此为了实现证书的作废，往往还需要维护一个撤销证书列表（Certificate Revocation List，CRL），用于记录已经撤销的证书序号。 因此，通常情况下，当第三方对某个证书进行验证时，需要首先检查该证书是否在撤销列表中。如果存在，则该证书无法通过验证。如果不在，则继续进行后续的证书验证过程。地址，分别在位串的这些地址上标记为1。进行查找时，进行同样的计算过程，并查看对应元素，如果都为1，则说明较大概率是存在该输入。

布隆过滤器相对单个Hash算法查找，大大提高了空间利用率，可以使用较少的空间来表示较大集合的存在关系。 实际上，无论是Hash算法，还是布隆过滤器，基本思想是一致的，都是基于内容的编址。Hash函数存在冲突，布隆过滤器也存在冲突。这就造成了两种方法都存在着误报（false positive）的情况，但绝对不会漏报（false negative）。 布隆过滤器在应用中误报率往往很低，例如，在使用7个不同Hash函数的情况下，记录100万个数据，采用2 MB大小的位串，整体的误判率将低于1%。而传统的Hash查找算法的误报率将接近10%。