你了解HTTPS,但你可能不了解X.509

很多开发者可能和我一样觉得X.509这个词很陌生,但其实我们经常和它打交道,属于典型的“日用而不知”的东西。

那么X.509是什么呢?
X.509是一种数字证书格式标准
应用很广泛,现在HTTPS依赖的SSL证书使用的就是使用的X.509格式。这也就是说,每当我们打开https开头的网站都会用到它。

格式标准

简单地说,格式标准就像写HTML文件时的规范:开头声明文档类型,html作为根标签,元信息放在head标签中,页面内容放在body标签中等等。
当然这个例子不是那么贴切,因为实际上不按照这个格式编写的html文件浏览器也能解析出来。
更贴切的例子应该是JSON文件格式,规定了嵌套关系必须用大括号,数组必须用中括号,字符串必须用双引号等等,如果违反了一条其中的规则,那么就无法被正确的解析。

这个标准的具体内容是什么呢?
X.509规定的格式大致如下:

版本号 序列号 签名算法 颁发者 证书有效期 开始日期 终止日期 主题 主题公钥信息 公钥算法 主体公钥 颁发者唯一身份信息(可选) 主题唯一身份信息(可选) 扩展信息(可选) 签名

下图是某网站的 X.509 证书信息

你了解HTTPS,但你可能不了解X.509

数字证书

那么数字证书又是什么?
简单的说,数字证书就是通过加密算法来制造的一个网络“身份证”,用来证明通信方的真实身份。
这个“身份证”的制作过程也很有意思,并不是由一个机构统一发放,而是层层颁发。
比如 A 持有了可信证书,那么它颁发给的 B 的证书也是可信的, B 再颁发给 C 的证书也是可信的。
整体结构很像数据结构中的“树”,其中 A 的证书为“根证书”,B 的为“中介证书”,C 的为“终端证书”。
而 A、B 都被称作认证机构,简称 CA(Certificate authority)。

根证书 | 中介证书 | 终端证书

根证书:通常预先安装在操作系统和浏览器中,是由大公司和政府联合制作的(用户也可以自己制作,但是会有安全风险),作为证书链的起点。

中介证书:持有中介证书的CA主要负责给终端颁发证书,这些终端证书既有收费的也有免费的,免费终端证书一般使用期限是1年。

终端证书:终端证书一般就是我们在浏览器上可以查看到的证书,通常用于具体网站服务中。这类证书不会再用作颁发新的证书。

每个证书都可以沿着树往上追溯到根证书,从而形成一条信任链。
比如下面这种图就是某网站证书的信任链信息。

你了解HTTPS,但你可能不了解X.509

关于 X.509 的内容就分享完了。

但是心中的疑惑驱使着我继续探索,这证书靠谱么?
如果黑客伪造认证机构给木马网站颁发证书呢?

安全机制

证书采用的是一种非对称加密机制来保证信息不被窃取和复制。

加密技术

这里稍稍解释下非对称机密,先说说密码学。

信息加密的需求其实一直都存在,从古代开始就使用各种技术来加密重要的信息,但是古代的加密安全程度都是基于加密方式的。

也就是说,别人如果知道了加密方式,那么就可以解密密文信息。

而现代的加密技术安全性在于密钥的安全,也就是说加密方式(算法)是公开的,只要密钥不被窃取或泄露,信息就是安全的。

虽然加密算法有很多种,但是大致上可以分为两类:对称加密和非对称加密。

对称加密的通信双方都是用同一个密钥进行加解密,而非对称加密则要求使用不同的密钥进行加密和解密。

再回到证书的颁发过程,现在很多云服务厂商都提供了申请数字证书的功能,它会像CA发起申请,CA收到申请之后,做了下面的事情:

使用加密算法生成公私钥对。私钥一般是以.key为后缀名的文件,公钥存储于以.csr结尾的文件中。

在.csr文件中补充一些信息比如有效期限等,颁发者,并用自己的私钥对证书进行签名。这样就生成符合X.509格式的证书。

用户收到证书后,在web服务器(或负载均衡等设备)上进行部署。

SSL证书

符合X.509格式的证书有多种,这里以SSL证书为例。

常见的场景会是下面这样:

客户端,比如浏览器会向服务端发送请求,服务端为了证明自己的身份,会发送证书给对方。

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