优势：
1、采用公开密钥密码技术，能够支持不可篡改的数字签名，在数字签名中包括了验证者的身份信息、验证信息等数据，能够保障数字证书的安全性，同时，在验证的过程中，可以追溯验证者的信息，对数据的安全性提供了较高的保护。
2、支持离线验证身份。基于PKI技术的数字证书，支持离线的身份验证。由于数字证书由CA第三方认证中心发放，数字证书中已经存储用户的身份验证信息以及身份验证的密钥，在身份验证的过程中不需要在线查询，提供了多重身份验证方式。
3、PKI的体系中包含了CA数字证书的撤销服务，使得用户对数字证书应用得到可控，保障了用户在各种环境下身份信息的安全，防止了身份信息的丢失以及被盗后的恶意应用，为CA数字证书提供了可控的安全机制。
4、PKI技术具有良好的网络交互能力。PKI技术能够通过网络为正在交互的双方系统提供有效的安全机制，能够为大规模分布式网络以及更复杂的网络环境提供安全服务，使得网络数据的传输得到有效的保障。
基于PKI技术的网络安全平台设计分析
[摘要]采用USB加密机和PKI技术设计并实现一个网络安全平台。该安全平台实现身份验证、安全传输和访问权限管理等功能。研究该平台所使用的协议的工作流程，并详细介绍客户端、访问控制服务器和证书管理系统的工作原理。
[关键词]信息安全 PKI 安全协议 USB加密机 网络安全平台
一、概述
本文的目的是开发基于PKI技术的网络安全认证和连接平台。该平台使用USB 密码机，利用PKI体系的相关技术，构建一个供拥有密码机的合法用户通过内网或者互联网访问内部网络的资源服务器的安全平台。平台要求实现用户的和服务器的双向认证、密钥磋商、用户访问权限管理，保证信息传输的保密性、完整性、不可否认性。
这个网络安全平台的服务器端分为两个部分，访问控制服务器和证书管理服务器。访问控制服务器是直接与客户端交换数据的服务器，负责的是与客户端完成密钥磋商，实现加密传输，控制客户端的访问权限。证书管理服务器负责包括访问控制服务器在内的所有用户的证书牛成和证书颁发。证书采用X509v3格式，并且在连接的时候负责用户的身份鉴定。
二、USB密码机介绍
本文中采用的SJW-21C型USB密码机是采用USB接口的密码设备。
SJW-21C型密码机的对称加密算法使用的是经国家密码局鉴定的专用密码算法芯片，其加密分组为64位，密钥长度为128位，密码机的对称加密速度≥SMbps，公钥算法支持1024何的RSA，签名速度≥4 次/秒，摘要算法则支持SHA—l和MDS。密码机还内置通过国家有关部门鉴定的随机数发生器，并且支持随机数的筛选，也就是会自动检查随机数的质量，如果达不到要求，会自动舍去。另外，密码机本身也硬件支持生成RSA密钥对。
三、PKI同络安全平台原理介绍
基于PKI的网络安全平台的安全认证过程分为两个部分，一个是认证信息初始化过程，一个是对用户的入网认证过程，
(一)认证信息初始化
认证信息初始化指的是这个网络安伞平台在架设起来之后，证书管理系统会生成所有用户包括访问控制服务器的证书和私钥，然后分发到各自的密码机中去，具体过程如下。
1，将证书管理系统安装好之后，会进行初始化。
2，证书系统会开始根据需要牛成其他认证实体的证书。
3，各用户将自己的密码机拿到证节管理系统里面来初始化，写入证书和私钥。
4，密码机初始化完毕之后，只要把密码机安装到任何一个可以连接到访问控制服务器的电脑上，运行客户端，输入正确的PIN码，就可以开始按照自己的权限来使用资源服务器上面的内容。以上就是整个安全平台系统的初始化过程。
(二)安全平台认证协议的认证过程
安全平台的认证协议设计思想来自SSL/TLS协议，但不是纯粹的将两者简单的加在一起，因为那样不仅小能发挥USB密码机的真正优势，密码机本身的特性也会对SSL/TLS协议的安全性带来影响，所以这个协议是在理解了SSL/TLS协议的设计思想之后根据密码机的安全功能和实际情况之后设计的。在下面的介绍里，会将密码机所自带的128位国产对称加密算法称为SAl28。
1、客户端密码机生成一个12 8位的随机数R1，然后用SHA一1算法取这个随机数和密码机TD的信息摘要H1，用SAl28算法以Rl为密钥将H1加密，然后用密码机的私钥加密R1，并在前头加上密码机的ID发送给访问控制服务器。
2、访问控制服务器将用户发来的数据直接转发给证书管理服务器。
3、证书服务器收到包之后，先根据这个ID在证书数据库里面找这个ID所对应的证书，然后用证书电所包含的公钥解密被客户端私钥加密过的Rl，然后用这个R1通过SAl28算法解密得到H1，验证通过后。证书服务器会生成一个新随机数R2，然后将R2用客户端的公钥进行RSA加密，把加密后的数据加上 Rl之后取摘要值H2，然后将Rl和加密之后的R2还有H2以R2为密钥用SAl28算法加密，再将R2用访问控制服务器的公钥进行RSA加密，再将以上数据发送给访问控制服务器。
4、服务器收到上述数据后，首先用自己的公钥解出R2，然后用R2通过SAl28算法得到RsC(R2)+RI+H2，验证通过后，将R2取摘要H3，然后将RsC(R2)+H3以R1用SAl28算法加密之后发送给客户端。
5、客户端收到数据后，先用Rl解出Rsl(R2)和H3，在确认之后，用自己的私钥解出R2，然后以R2为SA 128算法的密钥开始和服务器进行通信，到此，验证过程结束，客户端和访问控制服务器之问建立起安全连接。
四、安全平台的主要横块
这个网络安伞认证平台的安全连接部分主要分成3个部分，客户端，访问控制服务器和证书管理服务器。这个系统是一个网络安全的应用，所以网络通信和安全非常重要。在Internet公网上的通讯采用TCP/IP协议，使用MFC封装的一步SOCKET类CasyncSocket建屯网络连接。至于安全方面的连接是采用密码机，编程采用对USB的驱动程序应用接口的访问，这里使用的是针对这个密码机的软件开发包。
(一)客户端的实现
客户端的实现土要分为两个部分，一个是对密码机的控制，一个是对网络安全协议的支持。客户端被设置为验证PIN码之后，就开始进行公私钥自检，自检成功后就开始向连接控制服务器提交验证申请。
(二)访问控制服务器的实现
访问控制服务器的主要功能是负责外网和内网的数据交换，并判断数据的属性以做不同的处理。在访问服务器上面，维护了一个访问权限数据库，这个数据库鹗面含有资源服务器上面所有的资源并且对每个不间的用户ID标明了权限。在客户端和访问控制服务器之间建立了安全连接之后，服务器就会将和这个客户端联系的线程转变成一个转发线程，客户端将自己的需求加密之后发过来，经过转发线程的解密处理之后，会按 贶 客户端的权限范围决定是否将需求发送给资源服务器，如果需求符合客户端的权限，那么转发线程会将得到的资源加密之后发送给客户端。
(三)证书管理服务器的实现
在这个安全平台里面，证书管理服务器的作用是证书生成和颁发，验证客户端和服务器端的身份，并且生成对称加密密钥。证书管理服务器有一个证书库，存有安全平台系统里所有密码机的证书。
是如何确保设备本身安全。某些设备或设施可能无人值守地运行，因此不受频繁的安全性影响。报告称，使这些设备防篡改可能是有利的，因为这种类型的端点强化可以帮助阻止潜在的入侵者获取数据。它也可能抵御黑客或其他网络犯罪分子的攻击。
作为一种最佳实践，安全端点强化可能意味着部署一种分层方法，要求攻击者绕过多重障碍，旨在保护设备及其数据免遭未经授权的访问和使用。企业应该保护已知的漏洞，如开放的TCP/UDP端口，开放的串行端口，开放的密码提示，Web服务器、未加密的通信、无线连接等注入代码的位置。
另一个保护设备的办法是根据需要升级或部署安全补丁。但请记住，许多设备供应商在构建和销售设备时并不关注安全性。正如调查报告指出的那样，许多物联网设备被破坏后是不可修补的，因此无法保证安全。在投资的设备采用工业物联网之前，需要评估设备的安全功能，并确保供应商对设备进行彻底的安全测试。
当物联网设备试图连接到网络或服务时，要小心地管理物联网设备的身份验证，以确保信任是非常重要的。公钥基础设施(PKI)和数字证书为物联网设备身份和信任提供了安全基础。
如何保障物联网的安全？
物联网安全解决方案
一、概述PKI是“Public Key Infrastructure”的缩写，意为“公钥基础设施”。简单地说，PKI技术就是利用公钥理论和技术建立的提供信息安全服务的基础设施。公钥体制是目前应用最广泛的一种加密体制，在这一体制中，加密密钥与解密密钥各不相同，发送信息的人利用接收者的公钥发送加密信息，接收者再利用自己专有的私钥进行解密。这种方式既保证了信息的机密性，又能保证信息具有不可抵赖性。目前，公钥体制广泛地用于CA认证、数字签名和密钥交换等领域。
PKI似乎可以解决绝大多数网络安全问题，并初步形成了一套完整的解决方案，它是基于公开密钥理论和技术建立起来的安全体系，是提供信息安全服务的具有普适性的安全基础设施。该体系在统一的安全认证标准和规范基础上提供在线身份认证，是CA认证、数字证书、数字签名以及相关安全应用组件模块的集合。作为一种技术体系，PKI可以作为支持认证、完整性、机密性和不可否认性的技术基础，从技术上解决网上身份认证、信息完整性和抗抵赖等安全问题，为网络应用提供可靠的安全保障。但PKI绝不仅仅涉及到技术层面的问题，还涉及到电子政务、电子商务以及国家信息化的整体发展战略等多层面问题。PKI作为国家信息化的基础设施，是相关技术、应用、组织、规范和法律法规的总和，是一个宏观体系，其本身就体现了强大的国家实力。PKI的核心是要解决信息网络空间中的信任问题，确定信息网络空间中各种经济、军事和管理行为主体（包括组织和个人）身份的惟一性、真实性和合法性，保护信息网络空间中各种主体的安全利益。
公钥基础设施(PKI)是信息安全基础设施的一个重要组成部分，是一种普遍适用的网络安全基础设施。PKI是20世纪80年代由美国学者提出来了的概念，实际上，授权管理基础设施、可信时间戳服务系统、安全保密管理系统、统一的安全电子政务平台等的构筑都离不开它的支持。数字证书认证中心CA、审核注册中心RA(Registration Authority)、密钥管理中心KM(Key Manager)都是组成PKI的关键组件。作为提供信息安全服务的公共基础设施，PKI是目前公认的保障网络社会安全的体系。在我国，PKI建设在几年前就已开始启动，截至目前，金融、政府、电信等部门已经建立了30多家CA认证中心。如何推广PKI应用，加强系统之间、部门之间、国家之间PKI体系的互通互联，已经成为目前PKI建设亟待解决的重要问题。
二、PKI技术的信任服务及意义
一）PKI技术的信任服务
公钥基础设施PKI是以公开密钥技术为基础，以数据的机密性、完整性和不可抵赖性为安全目的而构建的认证、授权、加密等硬件、软件的综合设施。
PKI安全平台能够提供智能化的信任与有效授权服务。其中，信任服务主要是解决在茫茫网海中如何确认“你是你、我是我、他是他”的问题，PKI是在网络上建立信任体系最行之有效的技术。授权服务主要是解决在网络中“每个实体能干什么”的问题。在虚拟的网络中要想把现实模拟上去，必须建立这样一个适合网络环境的有效授权体系，而通过PKI建立授权管理基础设施PMI是在网络上建立有效授权的选择。
到目前为止，完善并正确实施的PKI系统是全面解决所有网络交易和通信安全问题的途径。根据美国国家标准技术局的描述，在网络通信和网络交易中，特别是在电子政务和电子商务业务中，最需要的安全保证包括四个方面：身份标识和认证、保密或隐私、数据完整性和不可否认性。PKI可以完全提供以上四个方面的保障，它所提供的服务主要包括以下三个方面：
1、认证
在现实生活中，认证采用的方式通常是两个人事前进行协商，确定一个秘密，然后，依据这个秘密进行相互认证。随着网络的扩大和用户的增加，事前协商秘密会变得非常复杂，特别是在电子政务中，经常会有新聘用和退休的情况。另外，在大规模的网络中，两两进行协商几乎是不可能的。透过一个密钥管理中心来协调也会有很大的困难，而且当网络规模巨大时，密钥管理中心甚至有可能成为网络通信的瓶颈。
PKI通过证书进行认证，认证时对方知道你就是你，但却无法知道你为什么是你。在这里，证书是一个可信的第三方证明，通过它，通信双方可以安全地进行互相认证，而不用担心对方是假冒的。
2、支持密钥管理
通过加密证书，通信双方可以协商一个秘密，而这个秘密可以作为通信加密的密钥。在需要通信时，可以在认证的基础上协商一个密钥。在大规模的网络中，特别是在电子政务中，密钥恢复也是密钥管理的一个重要方面，政府决不希望加密系统被犯罪分子窃取使用。当政府的个别职员背叛或利用加密系统进行反政府活动时，政府可以通过法定的手续解密其通信内容，保护政府的合法权益。PKI能够通过良好的密钥恢复能力，提供可信的、可管理的密钥恢复机制。PKI的普及应用能够保证在全社会范围内提供全面的密钥恢复与管理能力，保证网上活动的健康有序发展。
3、完整性与不可否认
完整性与不可否认是PKI提供的最基本的服务。一般来说，完整性也可以通过双方协商一个秘密来解决，但一方有意抵赖时，这种完整性就无法接受第三方的仲裁。而PKI提供的完整性是可以通过第三方仲裁的，并且这种可以由第三方进行仲裁的完整性是通信双方都不可否认的。例如，小张发送一个合约给老李，老李可以要求小张进行数字签名，签名后的合约不仅老李可以验证其完整性，其他人也可以验证该合约确实是小张签发的。而所有的人，包括老李，都没有模仿小张签署这个合约的能力。“不可否认”就是通过这样的PKI数字签名机制来提供服务的。当法律许可时，该“不可否认性” 可以作为法律依据(美国等一些国家已经颁布数字签名法)。正确使用时，PKI的安全性应该高于目前使用的纸面图章系统。
完善的PKI系统通过非对称算法以及安全的应用设备，基本上解决了网络社会中的绝大部分安全问题(可用性除外)。PKI系统具有这样的能力：
它可以将一个无政府的网络社会改造成为一个有政府、有管理和可以追究责任的社会，从而杜绝黑客在网上肆无忌惮的攻击。在一个有限的局域网内，这种改造具有更好的效果。目前，许多网站、电子商务、安全E-mail系统等都已经采用了PKI技术。
二）PKI技术的意义
1、通过PKI可以构建一个可管、可控、安全的互联网络
众所周知，传统的互联网是一个无中心的、不可控的、没有QoS保证的、“尽力而为” (Best-effort)的网络。但是，由于互联网具有统一的网络层和传输层协议，适合全球互联，且线路利用率高，成本低，安装使用方便等，因此，从它诞生的那一天起，就显示出了强大的生命力，很快地遍布全球。
传统的互联网中，为了解决安全接入的问题，人们采取了“口令字”等措施，但很容易被猜破，难以对抗有组织的集团性攻击。近年来，伴随宽带互联网技术和大规模集成电路技术的飞速发展，公钥密码技术有了其用武之地，加密、解密的开销已不再是其应用的障碍。因此，国际电信联盟(ITU)、国际标准化组织(ISO)、国际电工委员会(IEC)、互联网任务工作组(IETF)等密切合作，制定了一系列的有关PKI的技术标准，通过认证机制，建立证书服务系统，通过证书绑定每个网络实体的公钥，使网络的每个实体均可识别，从而有效地解决了网络上“你是谁”的问题，把宽带互联网在一定的安全域内变成了一个可控、可管、安全的网络。PKI技术是信息安全技术的核心，也是电子商务的关键和基础技术。PKI的基础技术包括加密、数字签名、数据完整性机制、数字信封、双重数字签名等。PKI的基本组成:完整的PKI系统必须具有权威认证机构(CA)、数字证书库、密钥备份及恢复系统、证书作废系统、应用接口（API）等基本构成部分，构建PKI也将围绕着这五大系统来着手构建。PKI技术是信息安全技术的核心，也是电子商务的关键和基础技术。PKI的基础技术包括加密、数字签名、数据完整性机制、数字信封、双重数字签名等。一个典型、完整、有效的PKI应用系统至少应具有以下部分：· 公钥密码证书管理。· 黑名单的发布和管理。· 密钥的备份和恢复。· 自动更新密钥。· 自动管理历史密钥。· 支持交叉认证。认证机构（CA）：即数字证书的申请及签发机关，CA必须具备权威性的特征；数字证书库：用于存储已签发的数字证书及公钥，用户可由此获得所需的其他用户的证书及公钥；密钥备份及恢复系统：如果用户丢失了用于解密数据的密钥，则数据将无法被解密，这将造成合法数据丢失。为避免这种情况，PKI提供备份与恢复密钥的机制。但须注意，密钥的备份与恢复必须由可信的机构来完成。并且，密钥备份与恢复只能针对解密密钥，签名私钥为确保其唯一性而不能够作备份。证书作废系统：证书作废处理系统是PKI的一个必备的组件。与日常生活中的各种身份z件一样,证书有效期以内也可能需要作废，原因可能是密钥介质丢失或用户身份变更等。为实现这一点,PKI必须提供作废证书的一系列机制。
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