证书链是什么链么，能发币么？

我日常工作中，总要在手机里备一份CA的证书链文件，经常有人要我发一份我们的证书链文件。这时候我想说，“我们是权威的政务服务电子认证机构，我们的证书链是可以从网上下载到的。”

不要懵，证书链通常都是公开，不需要保密！此时你是不是感到疑惑，通常我们的证书不都是存在U盾中的么，怎么能轻易交给别人？

为了说明这些问题，我要讲一些概念。本着越基础，越不好讲的原则，我从公钥算法讲起，还有数字签名、PKI，还要介绍一下区块链、电子证照、密码机、签名验签服务器、和USBkey等概念。

公钥算法

公钥算法是一种加密算法。加密算法分为对称加密和非对称加密算法，非对称加密算法又称为公钥算法。

对称加密的关键在密钥。传递加密数数据，Alice选取密钥key，加密明文发送给Bob，Bob采用相同的key解密数据。 

使用对称密钥时，通信双方必须拥有相同的密钥。通常，对称密钥采用线下方式进行分发，或者采用一种可靠方式进行分发。例如，Alice和Bob坐在一起，共同选择了一个密钥，这个密钥用来做数据加密。

这个简单的分配密钥的方式，不适合规模较大的群体。群体中，要求每2个的通信内容其他人都不能解密。以3个人为例，A、B、C三个人，需要分配AB/AC/BC3个密钥；当系统中有N个人时，需要分配 N*(N-1)/2个密钥，每个人都要保存与其他N-1个人通信的密钥。此时，需要密钥服务中心为用户生成分配管理密钥，依靠个体用户自身很难管理。

以上就是对称密钥算法的难题，对称密钥分发。

非对称密钥就解决了密钥分发的问题，每个人的密钥都是由2个密钥组成。即Alice有一个公钥一个私钥，Bob有一个公钥一个私钥。

公私钥的用法：用一个人的公钥加密，必须用这个人的私钥解密；用私钥加密，必须用公钥解密。即一个人的公钥和私钥，互为加解密密钥。关于公钥应用协议，会用到多人的密钥，概念变复杂容易混淆，但是要把握“一个人的公私钥互为加解密密钥”的原理。

公私钥通常由Alice和Bob自己产生，此时只有自己知道自己的公钥和私钥，为了实现保密通信，必须公布自己的公钥。公布公钥可以多种方式，只要可以公开读取就可以。

保密通信的例子，Alice和Bob已公开了自己的公钥，Alice用Bob的公钥加密数据，加密后的数据只有Bob的私钥解密，其他人截获了密文也无法解密。(真实情况Alice用Bob的公钥加密一个会话密钥，Alice和Bob用会话密钥加密通信内容，因为公钥加密算法效率低)

利用公钥算法实现加密数据通信，要求公布个人的公钥，且只能自己拥有私钥。

数字签名

数字签名是一种基于公钥的抗抵赖技术。Alice和Bob签订一份合同，合同内容是：Bob有一个软件的开发需求，共列了10项软件的feature，并承若支付给Alice 3万块钱。Alice担心软件开发完成，Bob不履行合同，或少支付开发费用，要求Bob对合同进行数字签名。

Bob用自己的私钥，对合同文件进行加密，得到密文发给Alice。Alice收到密文后，用Bob的公钥进行解密运算，得到了合同的原文，到此Alice就已经可以确定Bob已经完成了合同的数字签名。

当Bob抵赖，不履行合同时。Alice到仲裁机构，出示Bob的密文，和Bob的公钥，仲裁机构用Bob的公钥解密密文，得到合同原文。仲裁机构认定，因为公钥解密了合同密文，密文一定是由原文经过Bob的私钥加密生成的。因此仲裁机构推断认定，Bob是与Alice签订了合同。

这个例子，说明了通过数字签名可以确定1.信息的来源2.发生纠纷时，信息源不能抵赖。

通常，标准的数字签名要首先对原文HASH，然后对hash结果进行签名（hash可以压缩签名信息的长度）。校验数字签名时，对原文进行hash，和解密hash进行比较，当两个结果相同时证明数字签名有效，说明签名者确认过原文档，且不可抵赖。

PKI体系

上面将的数字签名是否还要问题？当Bob声称Alice提供的公钥不是自己的公钥，而是Alice让黑客篡改了公开系统，并用伪造的私钥对合同进行数字签名的。上面的问题核心，是如何确定Bob的公钥，且Bob不能抵赖。

下面介绍一下有权威机构的公钥体系PKI，Bob申请数字证书的流程：

1.Bob自己生成一对随机的公私钥，私钥自己保留。

2.将Bob的个人信息和公钥，放在一个请求文件中，发送给CA。

3.CA通过严格的流程确定Bob的身份，例如提交身份证证明，或者要求所在单位出具证明。

4.CA用自己的私钥，将Bob的请求文件进行数字签名，将Bob个人信息、Bob公钥、CA生成的签名这3个信息打包成一个证书文件。

此时公钥公布系统，变成了公钥证书公布系统。当Alice验证Bob的合同时，经过2个步骤：

1.验证Bob的数字证书。验证证书的过程，就是验证数字签名的过程。首先用CA的公钥解密证书中的签名，计算证书中信息的hash值，比较hash和解密签名结果，不相符即证书被篡改过。

2.验证合同的数字签名。用Bob的公钥证书，验证合同的数字签名，与没有PKI时验证过程相同。

理清一下公钥证书、私钥、数字签名的关系，如图：

在这个例子中，根CA的公钥证书和运行CA的公钥证书，就是验证合同签名的证书链。

GMSSL中调用签名和验签的例子：

 $ gmssl sm2utl -sign -in msg.txt -inkey sm2.pem -id Alice -out sig.der $ gmssl sm2utl -verify -in msg.txt -sigfile sig.der -pubin -in sm2Pub.pem -id Alice

区块链

在比特币中，验证一笔交易就是检验交易的数字签名，采用交易账户拥有者的公钥进行验签。

在比特币上，没有PKI系统，公钥信息即账户主题，公钥对应的私钥即用来进行数字签名。

电子证照

电子证照即机构对文档进行数字签名，通过验证数字签名就可以验证证照信息。

密码机和签名验签服务器

在GMSSL的例子中，gmssl sm2utl -sign定义了签名接口。

密码机和签名验签服务器，就是硬件密码运算设备，向应用提供API，完成各种密码算法。

签名验签服务器，比密码机多提供签名和验签接口。密码机更多是底层Api，如sm2 公钥加密，sm3哈希，sm4加密等。

USBKey

上面的例子看到，Bob的私钥是非常重要的，不能泄露给别人。

USBKey就是可以用来存储私钥，并且要求私钥不能拷贝出来，只能在USBKey中执行运算。通常key还用口令方式加密存储，进行运算时要先输入pin码，解密后才能用来运算。