證書，也叫做數字證書，是網路世界中的「身份證」。證書將持有者的身份資訊和公鑰關聯到一起，保證公鑰確實是這個證書持有者的，通過證書就可以確認持有者的身份。證書由權威的、公正的、可信任的第三方機構頒發，我們把證書的頒發機構稱為ca（certificate authority），相當於現實生活中的公安局。
為什麼會有證書這個概念呢？
主要是在非對稱加密中，客戶端需要獲取服務端的公鑰資訊，但是如果請求被第三方攔截的話，公鑰資訊就可能被替換，會導致客戶端用第三方的公鑰進行加密，互動資訊存在洩露的風險（誰也不想自己的銀行卡密碼被洩露）。因此，引入證書，用於鑑別服務端的身份。如果服務端的身份鑑定失敗，那麼就終止請求。
那麼證書的原理是什麼呢？
證書頒發給使用者後，使用者就會拿著證書到處證明自己的身份。如果我們收到了乙個這樣的證書，怎麼才能判斷這個證書就是合法的，不是偽造的呢？證書中儲存的有簽名資訊，假設互動的雙方是a和b。a收到了b發過來的證書，想要驗證這個證書的真偽，通過如下步驟：
1. a首先需要獲取到為b頒發證書的那個ca的公鑰，用這個公鑰解密證書中的簽名，得到摘要資訊1
2. a使用證書中簽名演算法裡面的hash演算法對證書進行hash計算，得到乙個摘要資訊2。
3. a將摘要資訊1和摘要資訊2進行對比，如果兩者一致，就說明證書確實是由這個ca頒發的（能用ca的公鑰解密說明該ca確實持有私鑰），並且沒有被篡改過，該證書沒有問題。
當然，也會同時檢查證書是否在有效期內。
上述過程存在兩個問題：
1. ca的公鑰如何獲取
2. 如何驗證ca的證書是否被篡改及身份
對於問題1：b的證書中含有為b頒發證書的ca的資訊，a通過該資訊請求ca的證書，ca的證書中含有ca的公鑰。
對於問題2：驗證ca證書是否被篡改及ca的身份和a驗證b的證書和身份的原理一樣，首先通過摘要資訊進行判斷，然後找為ca頒發證書的上層ca，通過這種一層一層的方式驗證身份。那麼，什麼時候這個驗證過程才會停止呢？直到找到乙個可信的ca或者驗證出現了錯誤。作業系統中一般都會安裝一些根證書，在進行身份驗證的時候，如果在作業系統的根證書中驗證了ca的身份，那麼驗證過程就可以終止了。
a使用ca的證書驗證b的證書的過程如下圖所示。
如果通訊雙方要互相驗證對方的證書，那就要分別獲取到為對方頒發證書的ca的證書。如下圖所示，a如果要驗證b的證書，則a必須先獲取為b頒發證書的ca的證書，用ca的證書驗證b的證書；b如果要驗證a的證書，則b必須先獲取為a頒發證書的ca的證書，用ca的證書驗證a的證書。如果a和b是由同乙個ca頒發的證書，那麼兩者獲取到的ca的證書是相同的，如果a和b是由兩個不同的ca頒發的證書，那麼兩者獲取到的ca的證書是不同的。
證書屬性
公鑰是通過證書來向外界公開分發的，證書中必然會含有持有者的公鑰資訊。x.509 v3規範的證書格式中包含的關鍵資訊如下：
l 簽名演算法：生成該證書的簽名時所使用的hash密碼學演算法和公鑰密碼學演算法。
2 頒發者：誰頒發了這個證書，即ca的名稱（驗證者通過該字段去獲取ca的證書）
3 主題：該證書時頒發給誰的，即證書持有者的名稱。
4 公鑰資訊：證書持有者的公鑰資訊。
5 簽名：ca對該證書的簽名，又叫做ca的指紋資訊。
證書頒發
ca頒發證書的過程如下圖所示：
首先，ca使用簽名演算法中的hash密碼學演算法（如sha1）生成證書的摘要資訊，然後使用簽名演算法中的公鑰密碼學演算法（如rsa），配合ca自己的私鑰對摘要資訊進行加密，最終形成簽名。
證書頒發方式
1. 先在裝置上生成公私秘鑰對，然後將公鑰資訊及裝置資訊提供給ca，ca根據這些資訊生成證書
2. ca直接為裝置生成公私秘鑰對，然後為裝置生成證書，最後將生成的公私秘鑰對及證書匯入裝置中
常見的證書儲存格式如下表所示：
der二進位制編碼，字尾名.der/.cer/.crt
不包含私鑰
pembase 64編碼，字尾名.pem/.cer/.crt
不包含私鑰
pkcs #12
pkcs編碼，字尾名.p12
包含私鑰
注意：公私金鑰對必須成對出現才能保證公鑰金鑰學正常運轉，所以如果ca同時為裝置生成了公私金鑰對和證書，就需要將公私金鑰對（主要是其中的私鑰）和證書同時頒發給裝置，頒發時需要根據不同情況選擇證書的儲存格式。例如，頒發給pc時就要選擇pkcs #12格式，將私鑰和證書同時頒發；頒發給防火牆時，因為防火牆只支援der/pem格式，所以要選擇der/pem，同時還必須將公私金鑰對以單獨檔案的形式頒發給防火牆。
總結一下證書的使用方法：
1、通訊雙方各自持有自己的證書，當一方需要向另一方證明身份時，就把自己的證書傳送過去。雙方不用事先儲存對方的證書，只在驗證時接收對方傳送過來的證書即可。
2、一方驗證另一方證書的真偽時，必須事先獲取到為另一方頒發證書的ca的證書，用這個ca證書來驗證對方的證書。
注意：因為不同的ca會頒發不同證書，所以在證書的世界中，每個人可能會持有多個證書。同理，每個人也會獲取到多個不同的ca證書。在這種情況下，一方收到另一方發過來的證書時，會根據證書中頒發者的名稱，在自己的系統中查詢對應的ca證書，找到後就用這個ca證書來驗證。如果沒有找到，那就說明事先沒有獲取到ca證書，也就無法判斷對方傳送過來的證書的真偽。
通過openssl或者cryptopp加密庫均可以簽名，生成證書。
參考資料
《華為防火牆技術漫談》
數字證書原理
概念介紹 對稱加密演算法 加密和解密使用同乙個金鑰。非對稱加密演算法 加密和解密使用的金鑰不是同乙個。典型的如rsa 公鑰加密演算法 擁有一對金鑰，公鑰和私鑰，用私鑰進行解密和數字簽名，用公鈅來進行加密及驗證簽名。encryption 加密 decryption 解密 asymmetric 非對稱 ...
數字證書原理（1）
對原文做出部分修改 一 基礎知識 1.1 數字加密 不使用金鑰 如下圖所示，明文進行一次加密，生成密文，再由解碼器解碼 編碼器演算法為 旋轉3個字元 a d，c f.使用金鑰 編碼演算法和編碼機可能落入敵人手裡，所以大部分編碼機上使用 號盤，使用不同的值進行加密 演算法為 旋轉n個字元 金鑰為n n...
數字證書的原理
先說加密。明文p，加上密碼w一混淆之後，變成密文m 如果不知道w，則無法從m反推回p。也就是無法進行解密。類似這種加密方式，稱為對稱加密。也就是加密 解密使用的密碼是一樣的。實際上加解密並不是直接使用密碼，而是經由密碼生成的金鑰。這種演算法有很多，比如aes。另外還有一種神奇的加解密演算法，叫做非對...