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引言

　　Microsoft Windows 2000 将一个综合的公钥基础结构 (PKI) 引入到 Windows 平台。这利用和扩展了Windows 公钥 (PK) 加密服务（该服务是过去几年中引入的），提供了一整套服务和管理工具，以创建、部署和管理基于 PK 的应用程序。它允许应用程序开发人员利用 Windows NT 的共享机密安全机制或基于 PK 的安全机制，作为其相应的安全机制。同时，企业还因此能够基于统一工具和策略机制，来管理该环境和应用程序。

　　本文最后对 Windows 2000 中 PKI 作了概述。

　　概念

　　加密技术是一门保护数据的科学。加密算法从数学上将输入“明文”数据与“加密密钥”结合起来，生成加密数据（暗记文）。虽然有了一个好的加密算法，但要逆转加密过程，并将仅以暗记文开始的数据反推成明文数据，从计算角度上是不可行的；此转换过程还需要其他数据，即“解密密钥”。

　　传统上，“密钥（或对称密钥）加密”、加密与解密密钥是相同的，因而可以共享敏感数据。对于想要使用密钥加密进行通信的双方，只有安全地交换加密/解密密钥后，才能相互交换加密数据。

　　而“PK 加密”基本属性则是，加密和解密使用不同的密钥。用公钥加密密钥进行的加密是“单向”功能；明文虽然可以很容易地转变为暗记文，但加密密钥却与解密过程无关。要将暗记文转回到明文，则需要解密密钥（与加密密钥有关，但不相同）。因此，对于 PK 加密来说，每个用户都有一对密钥，由一个“公钥”和一个“私钥”组成。在公钥可用的前提下，可以让其他人将加密数据发给您，而该数据只能用您的私钥来解密。相似地，可用您的私钥来转换数据，这样，其他人就会验证出该数据是由您发送的。第二种功能是数字签名的基础，下面将对它进行论述。

　　PK 加密中，公钥与私钥是分开的，由此产生了很多新技术。最重要的新技术有：数字签名、分布式身份验证、使用公钥的密钥协议，以及未预设共享机密情况下进行的批量数据加密。

　　有许多人们熟知的 PK 加密算法。其中一些算法是通用的，如 RSA (Rivest-Shamir-Adleman) 和 ECC (Elliptic Curve Cryptography)，因为它们能支持以上所有操作。其他算法则仅支持这些功能的一个子集。一些示例中包括数字签名算法 — 即 DSA，是美国政府的数字签名标准（FIPS 186）的一部分，该算法仅用于数字签名；还包括 Diffie-Hellman (D-H)，它用于私钥协议。

　　以下几段简要论述了 PK 加密的主要用途。这些内容是以 Bob 和 Alice 两个用户为例，来讲述这些操作的。它假定 Bob 和 Alice 可以交换信息，但没有任何预设的共享的机密。

　　数字签名
　　
　　也许，公钥加密最引人注目的特征就是创建和验证“数字签名”。它以数学转换为基础；该转换将私钥与待“签名”的数据结合在一起，这样：

　　　只有拥有私钥的人才有可能创建数字签名。

　　　任何能访问此相应公钥的人均能验证该数字签名。

　　　对已签名的数据进行的任何修改（即使只修改了大型文件的一位）都会使数字签名无效。

　　数字签名本身就是数据，因此可将其与所保护的签名数据一起传输。例如，Bob 可以创建一个给 Alice 的电子邮件消息，并把签名与消息文本一起发送，用它给 Alice 提供验证消息来源所需的信息。此外，数字签名还提供了一种方法，以验证数据在从源到目标的传送过程中，没有被篡改过（无论是意外的还是蓄意的）。因此，数字签名可用来提供一个能高度保障数据完整性的机制。

　　身份验证

　　可用 PK 加密来提供可靠的分布式“身份验证”服务。“实体身份验证”可以保证：数据发件人就是收件人所认为的那个实体。验证的一种方法是：数据接收人 Alice 向数据发送人 Bob 发送一个质询，该质询是用 Bob 的公钥进行加密的。Bob 对此质询进行解密，并把它发回给 Alice，证明他有与 Alice 发布质询所用公钥相关联的私钥。另一种方法是：Alice 向 Bob 发送一个明文质询。Bob 将该质询与其他信息（已有数字签名）结合起来。然后，Alice 就用 Bob 的公钥来验证该签名，并证实 Bob 有与此关联的私钥。该质询能够使该消息是唯一的，并可防止有敌意的第三方利用答复进行攻击。这两种情况都称为“证明所有权”协议，因为发送人在此过程中证明自己有特定的私钥。

　　使用公钥的密钥协议

　　PK 加密的另一个功能是，它允许双方就使用公共的非安全通信网络的共享机密达成一致。实际就是 Bob 和 Alice 每人都生成一个随机数，分别形成了共享机密密钥的一半。然后，Bob 用 Alice 的公钥，对自己的那一半机密进行加密，再把机密发送给 Alice；而 Alice 则用 Bob 的公钥对自己的那一半机密进行加密，再把机密发送给 Bob。双方都可以将对方发来的消息进行解密，将共享机密中不是自己生成的那一半提取出来，然后将两个一半密码结合起来，生成共享机密。协议完成后，共享的机密就可以用于保障其他通信的安全了。

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