X.509证书如何工作？

当设备通过互联网进行通信时，面临的一个关键挑战是确保所分享的信息来自合法来源。

例如，在中间人攻击的情况下，恶意第三方截获两方之间的通信，窃听他们的通信并控制其信息流动。

在这种攻击中，两个通信方可能会认为他们是直接进行通信的。然而，实际上存在第三方中介，转发他们的消息并指导他们的互动。

X.509证书被引入以通过互联网对设备和用户进行身份验证并提供安全通信。

X.509证书是用于验证在网络上进行通信的用户、设备或域的数字证书。

数字证书是用于识别在网络上进行通信的实体（如互联网）的电子文件。

X.509证书包含一个公钥、证书用户的信息以及用于验证证书归属于与之对应实体的数字签名。在X.509证书的情况下，电子签名是使用X.509证书中包含的私钥创建的。

X.509证书是按照国际电信联盟（ITU）标准制作的，该标准提供了关于公钥基础设施（PKI）格式的指导，以确保最大的安全性。

X.509证书在保护通信和防止其他用户冒充的过程中非常有用。

X.509证书的组成部分

根据互联网工程任务组（IETF）的一份出版物，该组织负责制定构成互联网协议套件的标准，X.509 v3证书的结构由以下组件组成：

• 版本 – 该字段描述正在使用的X.509证书的版本
• 序列号 – 由认证机构（CA）分配给每个证书的正整数
• 签名 – 包含由CA用于签署特定X.509证书的算法的标识符
• 签发者 – 标识签署和颁发X.509证书的认证机构
• 有效期 – 标识证书有效的时间段
• 主体 – 标识与存储在证书的公钥字段中的公钥相关联的实体
• 主体公钥信息 – 包含公钥和用于该密钥的算法的标识符。
• 唯一标识符 – 对于主体和颁发者，这些是唯一的标识符，以防止它们的主体名称或颁发者名称随时间重复使用。
• 扩展 – 该字段提供了将附加属性与用户或公钥关联以及管理认证机构之间关系的方法。

以上组件构成了X.509 v3证书。

使用X.509证书的原因

有几个使用X.509证书的原因。其中一些原因是：

#1. 身份验证

X.509证书与特定设备和用户关联，不能在用户或设备之间转移。因此，这提供了一种准确可靠的方式来验证访问和利用网络资源的实体的真实身份。通过这种方式，您可以远离恶意冒充者和实体，并在彼此之间建立信任。

#2. 可扩展性

管理X.509证书的公钥基础设施具有高度可扩展性，可以保护数十亿个事务而不会被压垮。

#3. 使用简便

X.509证书易于使用和管理。此外，它们消除了用户创建、记住和使用密码来访问资源的需求。这减少了用户在验证中的参与，使用户的过程无压力。证书也得到了许多现有网络基础设施的支持。

#4. 安全性

X.509证书提供的功能组合，以及其对数据的加密和不同实体之间的安全通信，使其具有安全性。

这可以防止诸如中间人攻击、恶意软件传播和使用被入侵的用户凭据等网络攻击。X.509证书的标准化和定期改进使其更加安全。

通过使用X.509证书来保护通信和验证与其通信的设备和用户的真实性，用户将获得很大的好处。

X.509证书的工作原理

X.509证书的一个关键点是能够验证证书持有者的身份。

因此，X.509证书通常是从认证机构（CA）获取的，该机构验证请求证书的实体的身份，并颁发一个与该实体关联的公钥和其他可用于识别该实体的信息的数字证书。然后，X.509证书将实体与其关联的公钥绑定在一起。

例如，在访问网站时，Web浏览器会向服务器请求网页。然而，服务器并不直接提供网页。它首先与客户端Web浏览器共享其X.509证书。

接收到证书后，Web浏览器验证证书的真实性和有效性，并确认它是由可信的CA颁发的。如果是这样的话，浏览器使用X.509证书中的公钥加密数据，并与服务器建立安全连接。

然后，服务器使用其私钥解密从浏览器发送的加密信息，并将浏览器请求的信息发送回去。

在显示给用户之前，此信息在被加密之前，浏览器使用共享的对称密钥进行解密。加密和解密此信息交换所需的所有信息都包含在X.509证书中。

X.509证书的用途

X.509证书在以下领域中使用：

#1. 电子邮件证书

电子邮件证书是一种用于验证和保护电子邮件传输的X.509证书。电子邮件证书是以数字文件的形式提供的，然后安装在电子邮件应用程序上。

这些电子邮件证书使用公钥基础设施（PKI），允许用户对其电子邮件进行数字签名，并对通过互联网发送的电子邮件内容进行加密。

发送电子邮件时，发件人的电子邮件客户端使用收件人的公钥对电子邮件的内容进行加密。接收者使用自己的私钥对其进行解密。

这有助于防止中间人攻击，因为电子邮件的内容在传输过程中被加密，因此无法被未经授权的人解读。

为了添加数字签名，电子邮件客户端使用发件人的私钥对发送的电子邮件进行数字签名。另一方面，接收者使用公钥验证电子邮件来自授权发件人。这也有助于防止中间人攻击。

#2. 代码签名

对于开发人员和生产代码、应用程序、脚本和程序的公司，使用X.509证书对其产品进行数字签名，这可以是代码或已编译的应用程序。

基于X.509证书，此数字签名验证共享代码来自授权实体，并且未经授权的实体未对代码或应用程序进行任何修改。

这在防止代码和应用程序包括恶意软件和其他恶意代码以对用户造成伤害时特别有用。

代码签名可以防止篡改应用程序代码，特别是在通过第三方下载站点共享和下载时。可以从受信任的证书颁发机构（如SSL）获得代码签名证书。

#3. 文档签名

在线时，很容易在不被察觉的情况下更改文档，即使是那些技术水平很低的人也可以做到。只需要正确的文档编辑器和照片处理应用程序即可完成工作。

因此，有一种验证文档未被更改的方式尤为重要，尤其是如果文档包含敏感信息。不幸的是，传统的手写签名无法做到这一点。

这就是使用X.509证书进行文档签名的地方。使用X.509证书的数字签名证书允许用户向不同的文档文件格式添加数字签名。为此，使用私钥对文档进行数字签名，然后将其与公钥和数字证书一起分发。

这提供了一种确保在线共享的文档未被篡改并保护sensitive information的方法。它还提供了验证文档真实发送者的方式。

#4. 政府颁发的电子身份证

X.509证书的另一个应用是提供安全性以验证在线个人的身份。为此，X.509证书与政府颁发的电子身份证一起使用，以验证在线个人的真实身份。

当某人获得政府颁发的电子身份证时，颁发电子身份证的政府机构将使用传统方法（如护照或驾驶执照）验证个人的身份。

一旦验证了其身份，还会颁发与个人电子身份证相关联的X.509证书。该证书包含个人的公钥和个人信息。

人们可以使用其政府颁发的电子身份证以及相关联的X.509证书在互联网上进行身份验证，特别是在访问政府服务时。

如何获得X.509证书

有几种获得x.509证书的方法。获得X.509证书的主要方法包括：

#1. 生成自签名证书

获得自签名证书涉及在您的计算机上生成自己的X.509证书。可以使用安装并用于生成自签名证书的工具，例如 OpenSSL。然而，自签名证书不适合生产环境使用，因为它们是自签名的，没有可靠的第三方来验证用户的身份。

#2. 获取免费的X.509证书

有一些公共证书颁发机构向用户颁发免费的X.509证书。一个例子是Let's Encrypt，这是一个非营利组织，得到了Cisco、Chrome、Meta和Mozilla等公司的支持。Let's Encrypt是一个提供免费X.509证书的证书颁发机构，迄今为止已向超过3亿个网站颁发了证书。

#3. 购买X.509证书

还有一些商业证书颁发机构出售X.509证书。其中一些公司包括 DigiCert、Comodo和GlobalSign。这些公司以一定的费用提供不同类型的证书。

#4. 证书签名请求（CSR）

证书签名请求（CSR）是一个包含有关组织、网站或域的所有信息的文件。然后将此文件发送给证书颁发机构进行签名。一旦证书颁发机构签署了CSR，它就可以用于为发送CSR的实体创建X.509证书。

有不同的方法可以获得X.509证书。要确定获取X.509证书的最佳方法，考虑将在何处使用以及将使用X.509证书的应用程序。

最后的话

在数据泄露普遍且网络攻击（如man-in-the-middle攻击）盛行的世界中，通过数字证书（如X.509证书）保护您的数据非常重要。

这不仅确保敏感信息不会落入错误的手中，还在通信各方之间建立了信任，使他们能够在确保与授权方而不是恶意行为者或中间人打交道的情况下进行工作。

如果您拥有一个证明您真实身份的digital certificate，那么与您进行通信的人之间建立信任将非常容易。这在通过互联网进行的任何交易中都很重要。