17、迈向逻辑与物理安全的公钥基础设施

迈向逻辑与物理安全的公钥基础设施

1. 密码学在大规模系统中的应用

密码学在大规模系统中的应用一直是重要的研究领域。它能提供机密性和完整性机制，将一个值的机密性或完整性属性传递给另一个值。其相关机制可用命题来表述：
- 机密性机制：若密钥具有机密性属性，那么消息可能具有机密性属性。
- 完整性机制：若密钥同时具有完整性和机密性属性，那么消息具有完整性属性。

密码系统是使用密码学和合适密钥管理基础设施（KMI）的信息系统。KMI 主要负责存储密钥树或密钥森林，在通过合适的密码机制推断其他密钥的机密性和完整性属性之前，必须假定某些关键密钥（即关键密钥）的机密性和完整性属性。这些关键密钥的属性需通过带外安全技术（通常是某种物理安全措施）来维护，密码学本身无法保护这些属性。

公钥基础设施（PKI）是 KMI 的一种特殊形式，专注于为包括公钥在内的一组公共值提供完整性服务。PKI 中的关键密钥被称为根密钥或根公钥，根公钥的完整性属性以及根私钥的机密性属性都是假设，无法通过密码学方法验证。为便于说明，假设 PKI 具有以下结构：
| 层级 | 公钥类型 | 用途 |
| ---- | ---- | ---- |
| 0 级 | 根公钥 | 授权证书颁发者的公钥 |
| 1 级 | 证书颁发者公钥 | 授权用户的公钥 |
| 2 级 | 用户公钥 | 用于机密性和完整性机制 |

2. 传统 PKI 验证机制与新模型的提出

传统 PKI 的验证操作包括：
- 验证操作 1：以签名验证的形式进行完整性验证，以确认证书是否由证书颁发者颁发。
- 验证操作 2：以证书路