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基本概念
證書
首先，我們看看在wikipedia上對證書的定義，In cryptography, a public key certificate (also known as a digital certificate or identity certificate) is an electronic document used to prove ownership of a public key.。可以這麼說，證書是用來認證公鑰持有者的身份的電子文檔，防止第三方進行冒充。一個證書中包含了公鑰、持有者信息、證明證書內容有效的簽名以及證書有效期，還有一些其他額外信息。
比如一個證書詳細信息的截圖：
CA
我們用證書來認證公鑰持有者的身份，那證書是怎麼來的呢？又該怎麼認證證書呢？這涉及到一個稱之爲PKI(Public key certificate)的規範體系，包含了數字證書，公鑰管理以及驗證等技術，詳細可以參考：https://en.wikipedia.org/wiki/Public_key_certificate ，我們這裏只是簡單介紹一下概念。在阮老師的文章中，提到證書要由證書中心(Certificate authority，簡稱CA)簽發的，同樣參考Wikipedia上的概念，In cryptography, a certificate authority or certification authority (CA) is an entity that issues digital certificates. (https://en.wikipedia.org/wiki/Certificate_authority) ，簡單來說，CA就是簽發電子證書的實體。
Signing & Verification
證書的簽發(Signing)和認證(Verification)的過程：
這兩個過程也是基於公鑰與私鑰的，簽發和認證的過程跟傳輸信息過程中的加密解密過程非常類似。簽名密文(Signature)是一個重要憑證，Signature與簽發人的公鑰一同傳輸，可以避免中間人在獲取證書時對證書內容的篡改。參考：http://blog.torchz.net/security/2014/12/23/security-ca-chain-of-trust.html 。
簽發證書的步驟：
- Signing階段，首先撰寫證書的元信息：簽發人(Issuer)、地址、簽發時間、過期失效等；當然，這些信息中還包含證書持有者(owner)的基本信息，例如owner的DN(DNS Name，即證書生效的域名)，owner的公鑰等基本信息。
- 通過Issuer(CA)的證書指定的Hash算法將信息摘要提取出來；
- Hash摘要通過Issuer(CA)私鑰進行非對稱加密，生成一個簽名密文；
- 將簽名密文attach到文件證書上，使之變成一個簽名過的證書。
驗證證書的步驟：
- Verification階段，瀏覽器獲得之前簽發的證書；
- 將其解壓後分別獲得“元數據”和“簽名密文”；
- 將Issuer(CA)的證書指定的Hash算法應用到“元數據”獲取摘要A；
- 將"簽名密文"通過Issuer(CA)的公鑰解密獲得摘要B。
- 比對摘要A和摘要B，如果匹配，則說明這個證書是被CA驗證過合法證書，裏面的公鑰等信息是可信的。
在Verification階段，解密Signature獲得摘要需要通過簽發者(Issuer)的公鑰，又該如何獲得這個公鑰，同時確保這個公鑰是有效的呢？就是下面的證書鏈的內容
證書鏈
實例
在Chrome上任意打開一個支持HTTPS的網站，例如 https://www.baidu.com/ ，打開開發者工具，點開Security欄
點開證書路徑，查看證書信息如下：
我們繼續探究baidu使用的HTTPS證書，除了HTTPS使用的 baidu.com 證書，向上還有兩級證書，證書有3類：
- end-user ：baidu.com 包含用來加密傳輸數據的公鑰的證書，是HTTPS中使用的證書
- intermediates：CA用來認證公鑰持有者身份的證書，即確認HTTPS使用的end-user證書是屬於baidu.com的證書。這類intermediates證書甚至可以有很多級。
- root：用來認證intermediates證書是合法證書的證書。
簡單來說，end-user證書上面幾級證書都是爲了保證end-user證書未被篡改，保證是CA簽發的合法證書，進而保證end-user證書中的公鑰未被篡改。
CA組織
除了end-user之外，證書被分爲root Certificates和intermediates Certificates。相應地，CA也分了兩種類型：root CAs 和 intermediates CAs。首先，CA的組織結構是一個樹結構，一個root CAs下面包含多個intermediates CAs，而intermediates又可以包含多個intermediates CAs。root CAs 和 intermediates CAs都可以頒發證書給用戶，頒發的證書分別是root Certificates和intermediates Certificates，最終用戶用來認證公鑰的證書則被稱爲end-user Certificates。
end-user certificates & intermediates certificates
我們使用end-user certificates來確保加密傳輸數據的公鑰(public key)不被篡改，而又如何確保end-user certificates的合法性呢？這個認證過程跟公鑰的認證過程類似，首先獲取頒佈end-user certificates的CA的證書，然後驗證end-user certificates的signature。一般來說，root CAs不會直接頒佈end-user certificates的，而是授權給多個二級CA，而二級CA又可以授權給多個三級CA，這些中間的CA就是intermediates CAs，它們纔會頒佈end-user certificates。
但是intermediates certificates的可靠性又如何保證呢？這就是涉及到證書鏈，Certificate Chain ，鏈式向上驗證證書，直到Root Certificates，如下圖：
root certificates
那Root Certificates又是如何來的呢？根據 https://support.dnsimple.com/articles/what-is-ssl-certificate-chain/ 這篇文章的說法，除了可以下載安裝之外，device（例如瀏覽器，操作系統）都會內置一些root certificates，稱之爲trusted root certificates，https://support.apple.com/en-us/HT202858 ，在Apple的官網上可以看到這個列表，有各個操作版本直接內置的Root Certificates。windows系統查看方式可以看這篇文章：windows查看系統證書
最後一個問題，爲什麼需要證書鏈這麼麻煩的流程？Root CA爲什麼不直接頒發證書，而是要搞那麼多中間層級呢？找了一下，godaddy官方給了一個答案，爲了確保root certificates的絕對安全性。我們可以想想，如果根證書的私鑰泄露了，所有使用該證書認證的設備都將變得不安全，影響太大，所以通過intermediates certificates給網站頒發證書，假如某個intermediates certificates的私鑰泄露了，只會影響這一個intermediates certificates頒發的證書的信用，影響要小很多。https://sg.godaddy.com/en/help/what-is-an-intermediate-certificate-868 ，將根證書隔離地越嚴格越好。
其他
瞭解了這個證書體系之後，才明白爲什麼百度/google這種公司也需要向第三方購買簽名證書了，自籤root證書推廣起來非常困難，這也導致目前的證書市場基本上被 Symantec(VeriSign/GeoTrust) / Comodo / GoDaddy 壟斷。百度使用的是Versign，google使用的是GeoTrust。目前HTTPS的推廣已經不可避免，也已經有一些公益組織開始提供免費、自動化、開放的證書籤發服務，例如：Let’s Encrypt 。