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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和解密。每个用户将设定两个私钥（仅为本人所知的专用密钥，用来解密和签名）、公钥（由本人公开，用于加密和验证签名）和两个密钥，用以实现：
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（1）发送机密文件。发送方使用接收方的公钥进行加密，接收方便使用自己的私钥解密。
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（2）接收方能够通过数字证书来确认发送方的身份，发送方无法抵赖。
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数字证书的格式一般使用X.509国际标准。X.509是广泛使用的证书格式之一，X.509用户公钥证书是由可信赖的证书权威机构（证书授权中心，CA）创建的，并且由CA或用户存放在X.500的目录中。
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在X.509格式中，数字证书通常包括版本号、序列号（CA下发的每个证书的序列号都是唯一的）、签名算法标识符、发行者名称、有效性、主体名称、主体的公开密钥信息、发行者唯一识别符、主体唯一识别符、扩充域、签名（即CA用自己的私钥对上述域进行数字签名的结果，也可以理解为CA中心对用户证书的签名）。
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任何一个用户只要得到CA中心的公钥，就可以得到该CA中心为该用户签署的公钥。因为证书是不可伪造的，因此对于存放证书的目录无须施加特别的保护。
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因为用户数量多，因此会存在多个CA中心。但如果两个用户使用的是不同CA中心发放的证书，则无法直接使用证书，但如果两个证书发放机构之间已经安全地交换了公开密钥，则可以使用证书链来完成通信。
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证书到了有效期、用户私钥已泄露、用户放弃使用原CA中心的服务、CA中心私钥泄露都需吊销证书。这时CA中心会维护一个证书吊销列表CRL，以供大家查询。
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认证又分为实体认证和消息认证两种。实体认证是识别通信对方的身份，防止假冒，可以使用数字签名的方法。消息认证是验证消息在传送或存储过程中有没有被篡改，通常使用报文摘要的方法。
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如果通信双方有一个共享的密钥，则可以确认对方的真实身份。这种算法依赖于一个双方都信赖的密钥分发中心（Key Distribution Center，KDC），如下图所示，其中的A和B分别代表发送者和接收者，KA、KB分别表示A、B与KDC之间的共享密钥。
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认证过程如下：A向KDC发出消息{A，KA（B，KS）}，说明自己要与B通信，并指定了与B会话的密钥KS。注意，这个消息中的一部分（B，KS）是用KA加密的，所以第三者不能了解消息的内容。KDC知道了A的意图后就构造了一个消息{KB（A，KS）}发给B。B用KB解密后就得到了A和KS，然后就可以与A用KS会话了。
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然而，主动攻击者对这种认证方式可能进行重放攻击。例如A代表雇主，B代表银行。第三者C为A工作，通过银行转账取得报酬。如果C为A工作了一次，得到了一次报酬，并偷听和复制了A和B之间就转账问题交换的报文，那么贪婪的C就可以按照原来的次序向银行重发报文2，冒充A与B之间的会话，以便得到第二次、第三次……报酬。在重放攻击中攻击者不需要知道会话密钥KS，只要能猜测密文的内容对自己有利或是无利就可以达到攻击的目的。
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这种认证协议如下图所示。A向B发出EB（A，RA），该报文用B的公钥加密。B返回EA（RA，RB，KS），用A的公钥加密。这两个报文中分别有A和B指定的随机数RA和RB，因此能排除重放的可能性。通信双方都用对方的公钥加密，用各自的私钥解密，所以应答比较简单。其中的KS是B指定的会话键。这个协议的缺陷是假定双方都知道对方的公钥。
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CA是电子商务体系中的核心环节，是电子交易中信赖的基础。它通过自身的注册审核体系，检查核实进行证书申请的用户身份和各项相关信息，使网上交易的用户属性客观真实性，与证书的真实性一致。认证中心作为权威的、可信赖的、公正的第三方机构，专门负责发放（给个人、计算机设备和组织机构）并管理所有参与网上交易的实体所需的数字证书，并为其使用证书的一切行为提供信誉的担保。但是，CA本身并不涉及商务数据加密、订单认证过程以及线路安全。
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概括地说，CA的功能有：证书发放、证书更新、证书撤销和证书验证。CA的核心功能就是发放和管理数字证书，具体描述如下：
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（2）确定是否接受最终用户数字证书的申请——证书的审批。
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（4）接收、处理最终用户的数字证书更新请求——证书的更新。
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（6）产生和发布证书废止列表（CRL），验证证书状态。
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通常CA中心会采用“统一建设，分级管理”的原则，分为多层结构进行建设和管理，即统一建立注册中心（Registration Authority, RA）系统，各地区以及各行业可以根据具体情况设置不同层次的下级RA中心或本地注册中心（Local Registration Authority, LRA）。各级下级RA机构统一接受CA中心的管理和审计，证书用户可通过LRA业务受理点完成证书业务办理。RA系统负责本地管理员。用户的证书申请审核，并为LRA系统在各分支机构的分布建设提供策略支撑，完成CA中心的证书注册服务的集中处理。
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