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Windows2000公钥基础结构详解(3)

王朝system·作者佚名  2008-05-19
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在这些企业 CA 和 Windows NT 域信任模型之间有明显的联系。但这并不意味着,CA 信任关系和域信任关系之间存在直接的映射关系。一个 CA 可以处理多个域中的实体,甚至域外的实体。相似地,一个给定域可以有多个企业 CA。

正如上面讨论的,CA 是很有价值的资源,通常希望给它们提供更高等级的保护。应该考虑的特定操作有:

物理保护 ? 因为 CA 代表了企业中的高度可信任实体,通常希望保护它们,防止篡改。这一需求取决于该 CA 颁发证书的内在价值。将 CA 服务器从物理上隔离(在职能部门中,只有安全管理员能够访问),可大大减少此类攻击的可能性。

密钥管理 ? CA 的密钥最有价值,因为私钥是信任证书过程的基础。加密硬件模块(通过 CryptoAPI CSP 访问证书服务)可提供防止篡改的密钥存储,并将加密操作与运行在该服务器上的其他软件隔离开。这大大减少了 CA 密钥泄露的可能性。

恢复 ? 丢失 CA(例如,由于硬件故障)可能会引起很多管理和操作上的麻烦,并会阻止吊销原有证书。证书服务支持 CA 实例的备份,这样,以后就可以恢复它了。这是整个 CA 管理过程的一个重要组成部分。

基于以前的讨论,很明显,Windows 2000 PKI 必须处理跨多个 CA 层次结构的信任关系。它可能只包括一个企业内的 CA 层次结构,但也可能包括多个企业内的层次结构,以及商业 CA(如 Verisign、Thawte 等)。

在 PKI 中,可以基于 Windows NT 域机器策略对象,从管理上建立和实施基于 CA 的信任关系。对于每个可信根 CA,此系统提供了一个方法,对该 CA 颁发的证书限制使用。例如,即使某个 CA 颁发的证书可以有多种用途,也可以仅将其用于服务器身份验证。

另外,个别用户可以添加其他 CA 信任关系,这种信任关系只适用于他们自己。可通过使用客户功能,但不涉及管理操作来实现这一目标。

要将所有可信根 CA 包含在一个策略对象中,可采用的另一要个方法是使用“交叉证书”。至少有一个供应商的 PKI 产品中使用了这种证书,它提供了一种方法,来创建从可信根 CA 到多个其他 CA 的一条信任链。Windows NT PKI 能够处理这种交叉证书,并能够在进行信任决策时使用它们;但在我们的模型中,它并不是必需的。我们这样做,是因为交叉证书会带来很多问题,特别是:

当 CA 实施不同的策略时,对于跨越不同组织界限的交叉证书其解释不明确。

如果没有现成的商业协议阐释其用法,则会产生交叉证书的解释问题。

生成和维护交叉证书会导致额外的管理负担。

启用域客户

Windows 2000 提供了一整套核心服务,来支持开发和部署可互操作的、基于 PK 的应用程序。这些核心服务也可在 Windows NT 4.0、Windows 98 及 Windows 95 中使用。Windows 2000 实现最显著的新功能是,它与域管理和策略模型集成,从而大大简化了企业内部的应用程序管理。

在本节的后面,我们阐述了 PKI 提供的核心应用程序服务。

PK 技术的使用取决于是否能够生成和管理一个或多个 PK 算法的密钥。Microsoft 的 CryptoAPI 支持可安装的 CSP,该 CSP 支持各种加密算法的密钥生成和管理。CryptoAPI 定义了标准接口,用于生成和管理密钥(对所有 CSP 均相同)。

存储密钥材料的机制取决于所选定的 CSP。Microsoft 提供的软件 CSP(或“基础”CSP)会基于每个用户或每个机器,将密钥材料以不同的加密形式存储。另外,它们支持对公钥对的导出性(CRYPT_EXPORTABLE 标记)控制,以及对使用的控制(CRYPT_USER_PROTECT 标记)。前者控制从 CSP 的私钥导出;后者决定了当应用程序试图使用该私钥时,用户的通知性能。其他 CSP 可以实施不同的机制。例如,智能卡 CSP 将公钥对存储在智能卡的防篡改硬件中,通常需要输入一个 PIN 代码,才能访问与私钥有关的操作。对应用程序来说,这些“保护”机制是透明的;该程序可用 CSP 环境中独有的密钥设置名称,来引用所有密钥对。

密钥恢复

CryptoAPI 体系结构与密钥恢复是兼容的,但并不能管理它。在这种情况下,密钥恢复是指,对一个实体的私钥以某种方式进行永久存储,这种方式允许已授权的个人在不知道谁是拥有该私钥的实体,或没有得到该实体的同意下,就可以访问该私钥。通常,这是为了访问重要商业信函,或为了满足执法的需要。

密钥恢复只有在用于永久性数据加密所用的密钥时,才是有用的。对于基于 PK 的应用程序,它通常指实体密钥的交换密钥。在归档标识或数字签名私钥时,其作用十分有限,并且冒很大风险。这是因为,其唯一的实际用途就是模拟私钥所有者。

Microsoft Exchange 现提供对密钥交换密钥的支持,这样,就可以阅读加密的电子邮件。另外,第三方 CSP 也提供了对密钥恢复的广泛支持。根据客户的需要,Microsoft 将来还会增加其他的密钥恢复功能。

正如前面讲到的,基于 PK 技术的实际应用一般取决于把公钥与已知实体绑定在一起的证书。Windows 2000 PKI 支持 Microsoft 企业 CA 或第三方 CA 的证书登记。登记支持是以与传输无关的方式实现的,并以使用工业标准的 PKCS-10 证书请求消息及包含产生的证书或证书链的 PKCS-7 响应为基础。同时,还支持 RSA 密钥和签名的证书、数字签名算法 (DSA) 密钥和签名,以及 Diffie-Hellman 密钥。

Microsoft 提供的登记控制 (Xenroll.dll) 提供了对 PKCS-10 和 PKCS-7 消息的支持,这种控制可为基于 Web 的登记编写控制脚本,或由程序调用该控制,以实现对其他传输机制,如 RPC、DCOM 及电子邮件的支持。该控制允许调用应用程序,来指定 PKCS-10 消息中包含的属性;允许使用原有密钥对或生成一个新的密钥对。登记过程被假设为非同步的,登记控制提供了状态管理,使颁发的证书与等待的请求相匹配。这就提供了这样一种方法,该方法可在证书、生成密钥对的 CSP 以及密钥对容器名称之间建立内部绑定。

PKI 支持多个登记方法,包括基于 Web 的登记、登记向导以及基于策略的“自动登记”(是用户登录过程的一部分)。将来,Microsoft 计划采用 IETF PKIX 工作组中现有证书请求语法 (CRS) 草案相同的方式,来开发证书登记过程。

从概念上讲,证书更新与登记相似,但它利用了原有证书内在的信任关系。证书更新假定请求实体需要一个新证书,新证书的属性与原有有效证书相同,但有效日期更长。更新可使用原有的公钥或新公钥。

更新对 CA 特别有利。可以推测,处理更新请求的效率会很高,因为此过程不需要重新验证原有证书的属性。Windows 2000 PKI 支持对自动登记证书的更新。对于其他机制,更新是作为一个全新的登记请求来处理的。

有关证书更新的工业标准消息协议尚未确定,但是已包含在 IETF PKIX CRS 草案中。只要这些标准被批准,Microsoft 就会计划实施有关的消息格式。

在 Microsoft PKI 中,密钥和相关证书由 CryptoAPI 子系统存储和管理。正如上文所述,密钥由 CSP 管理,而证书则由 CryptoAPI 证书存储区管理。

证书存储区是证书及其相关属性的库。按照常规,PKI 定义了五个标准证书存储区:

MY ? 此存储区用于保存用户或机器的证书(相关私钥可用于该证书)。

CA ? 此存储区用于保存颁发和中级 CA 证书(用于建立证书验证链)。

TRUST ? 此存储区用于保存证书信任列表 (CTL)。这些列表给管理员提供了其他机制,以指定一组可信 CA。这样做的优点是:这组可信 CA 可以通过非安全链接进行传输,因为它们已经过数字签名。

BOOT ? 此存储区仅保存可信根 CA 的自签名 CA 证书。

UserDS ? 此存储区提供了保存在 Active Directory(例如,在用户对象的用户证书属性中)中的证书库的逻辑视图。其目的是简化对这些外部库的访问。

这些是逻辑存储区,可展示驻留在多个物理存储区(硬盘、智能卡等)中的可用证书的全系统统一视图。使用这些服务,应用程序可以共享证书,并保证管理策略的一致操作。此证书管理功能支持对 X.509 v3 证书的解码,并提供枚举功能来帮助查找特定证书。

为简化应用程序的开发,MY 存储区会维护证书属性(表明 CSP 和相关私钥的密钥集名称)。应用程序选定了要使用的证书后,该程序就会用此信息来获取正确私钥的 CSP 环境。

公钥对和证书一般价值较高。如果由于系统故障而丢失,替换公钥对和证书要花费很长时间,并会造成经济损失。为解决这一问题,Windows 2000 PKI 提供了可实施证书管理的管理工具,支持证书及相关密钥对的备份和恢复功能。

当用证书管理器导出证书时,用户必须指定是否同时导出相关密钥对。如果选定该选项,该信息就会作为加密(基于用户提供的密码)PKCS-12 消息导出。它随后会导入到该系统或其他系统中,用于恢复证书和密钥。

此操作假定密钥对可由 CSP 导出。对于 Microsoft 基础 CSP 而言,如果在密钥生成时设置了导出标志,就可实现上述操作。第三方 CSP 可支持,也可以不支持私钥导出。例如,智能卡 CSP 一般不支持此操作。对于带有不可导出密钥的软件 CSP,变通的方法是保持一个完整的系统映像备份,包括所有注册信息。

在本文中,“漫游”是指,在企业的 Windows NT 环境中,不同物理机器上使用同一个基于 PK 的应用程序的能力。基本要求是,无论用户在何处登录,其密钥和证书都是可用的。Windows 2000 PKI 以两种方式支持此功能。

第一,如果用的是 Microsoft 基础 CSP,密钥和证书漫游则由漫游配置文件机制支持

 
 
 
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