UCAS 24秋网络认证技术 CH13 证书透明化复习

考点：

数字证书的作用：
- 证书验证主体身份与公钥的绑定关系。
- PKI系统中，CA是核心的第三方信任机构，负责签发和管理证书。
存在的隐患：
- 虚假证书问题：
  - 证书验证可以通过，但私钥并不归属证书主体。
  - 导致“身份冒用攻击”，攻击者冒充证书主体与用户通信。
- 虚假证书的产生原因：
  - 不严格的审查：如VeriSign签发给伪造的微软员工（2001）。
  - 操作失误：如CNNIC错误签发证书（2015）。
  - 系统入侵：如Comodo、DigiNotar被黑客攻破（2011）。
  - 强制要求：如地方政府介入签发（叙利亚事件，2011）。
传统PKI的不足：
- 证书签发过程不透明：
  - CA签发的所有证书缺乏公开记录，外界无法察觉其行为。
- 虚假证书难以及时发现：
  - 通常需要数周甚至数月才能发现并撤销（如DigiNotar，2011年）。
- 无法提前防御：
  - 虚假证书使用时，用户完全无法察觉异常。

提出的目标：
- 提高透明度：建立一个公开系统，使任何人都可以查询证书的签发情况。
- 增强证书验证：让用户可发现和拒绝虚假证书。
- 减少攻击风险：降低用户被欺骗的可能性，减少虚假证书带来的后续攻击。
方案的核心思想：
- 通过一个**公开日志系统（Public Log）**记录所有签发的证书。
- 让虚假证书更难被隐瞒或误用：
  - 没有公开记录的证书将无法被用户接受。
- 实现各方对CA行为的监控和验证，增强PKI系统的信任。

公开日志服务器（Public Log Server）：
- 作用：记录所有由CA签发的证书，并提供证书存在性的证明。这些日志是公开的、不可篡改的，并且是append-only的，确保所有证书都被透明地记录和验证。
监视员（Monitor）：
- 作用：周期性地访问公开日志服务器，查找和发现可疑的证书。监视员可以是任何利益相关方，如CA、域名所有者、安全公司等。它们帮助发现虚假证书，并采取措施减少其危害。
审计员（Auditor）：
- 作用：审计公开日志的行为，确保日志的唯一性、一致性和诚实性。审计员可以是浏览器、监视员或其他独立的服务提供商。它们通过验证日志的完整性来确保CT系统的有效性。

签名的证书时间戳（Signed Certificate Timestamp, SCT）

从X.509证书扩展项获得：
- CA在签发证书时，可以将SCT作为证书扩展项包含在证书中。这要求在签发证书前获得SCT，通常通过提交预证书（PreCertificate）到公开日志服务器来实现。
从TLS扩展获得：
- 在SSL/TLS握手过程中，服务器可以将SCT通过TLS扩展传递给客户端。这要求服务器在握手时提供SCT，客户端在验证证书时一并验证SCT的有效性。
从OCSP stapling扩展获得：
- 服务器可以在OCSP stapling过程中包含SCT。这要求服务器在响应OCSP请求时，将SCT包含在OCSP响应中。

解决的问题：
- 发现虚假证书：虚假证书签发后，难以及时被发现和撤销。
- 提高CA行为透明度：让CA更难在域名所有者不知情的情况下签发证书。
- 减少用户被欺骗的概率，降低虚假证书带来的攻击风险。
解决方式：
- 公开日志（Public Log）：
  - 所有证书记录在公开日志中，证书透明化增强了证书的可追溯性。
  - SCT是验证证书是否记录在日志中的依据。
- 监视和审计机制：
  - 监视员及时发现异常证书，提醒证书所有者或要求撤销。
  - 审计员验证日志的诚实性和一致性，确保日志记录不可篡改。
- Merkle树结构：
  - 日志以Merkle树形式存储，实现高效的一致性和唯一性验证。
- 浏览器支持：
  - 如Chrome和Firefox要求证书在TLS握手中提供多个SCT，增强安全性。