X509证书申请以及PKCS#10 详解

一、证书颁发

1.单证书的签发

1. 用户填写信息注册（或者由RA的业务操作员注册用户）。
2. 用户信息传递到RA。
3. RA审核通过。
4. 用户请求发证。
5. RA审核通过。
6. 用户签发证书请求。
7. RA把用户信息传递到CA。
8. CA到KMC中取密钥对，（密钥对由加密机生成，生成的密钥对）。
9. CA把用户信息和从KMC中取到的公钥制作成证书。
10. CA用自己的私钥给用户证书签名。
11. CA把自己的用户证书和用户的私钥通过SSL通路传递给RA。
12. 用户从RA下载证书。
13. 用户安装证书。

2.双证书的签发

签名证书的签发

• a) 用户填写信息注册（或者由RA的业务操作员注册用户）。
• b) 用户本地ACTIVE控件调用IE中的加密机生成签名证书的密钥对。
• c) 用户填写的信息和签名证书的公钥传递给RA。
• d) RA把用户信息和公钥传递给CA。
• e) CA根据用户信息和公钥制作成证书
• f) CA用自己的私钥给用户证书签名。
• g) CA把生成的用户证书传递给RA。
• h) 用户从RA下载证书。
• i)用户安装签名证书。

加密证书的签发

• a) 用户把用户的签名证书传递到RA。
• b) RA用户的签名证书传递到CA。
• c) CA到KMC中取密钥对，（密钥对由加密机生成，生成的密钥对）。
• d) CA把从签名证书中得到的用户信息和从KMC中取到的公钥制作成证书。
• e) CA用自己的私钥给用户证书签名。
• f) CA调用签名证书的公钥给加密证书和用户加密证书的私钥加密
• g) CA把加密之后的加密证书和加密证书的私钥传递给RA。
• h) 用户从RA加密之后的加密证书和加密证书的私钥。
• i) 用户在本地调用签名证书的私钥解密加密证书和加密证书的私钥。
• j) 用户安装加密证书。

二、具体实现

2.1 用户首先产生自己的密钥对，并将公共密钥及部分个人信息传送给CA（通过P10请求）

 CertAndKeyGen gen = new CertAndKeyGen("RSA", "SHA1WithRSA");
  gen.generate(1024);//生成1024位密钥
 PKCS10CertificationRequestBuilder p10Builder = new JcaPKCS10CertificationRequestBuilder(
                     new X500Principal("CN = " + name), gen.getPublicKey());// CN和公钥
  JcaContentSignerBuilder csBuilder = new JcaContentSignerBuilder("SHA256withRSA");// 签名算法
  ContentSigner signer = null;
  signer = csBuilder.build(gen.getPrivateKey());
  PKCS10CertificationRequest csr = p10Builder.build(signer);// PKCS10的请求
  return csr;//返回PKCS10的请求

2.2 CA接受请求并生成证书

CertificateFactory certFactory = CertificateFactory.getInstance("X.509");
X509Certificate cacert = (X509Certificate) certFactory.generateCertificate(new  FileInputStream(certPath));
//一大堆参数 ,填充到生成器里
AlgorithmIdentifier sigAlgId = new 	   DefaultSignatureAlgorithmIdentifierFinder().find("SHA1withRSA");
AlgorithmIdentifier digAlgId = new DefaultDigestAlgorithmIdentifierFinder().find(sigAlgId);
org.bouncycastle.asn1.x500.X500Name issuer = new org.bouncycastle.asn1.x500.X500Name(
                                          cacert.getSubjectX500Principal().getName());        BigInteger serial = new BigInteger(32, new SecureRandom());
  Date from = new Date();
  Date to = new Date(System.currentTimeMillis() + (365 * 80 * 86400000L));

  X509v3CertificateBuilder certgen = new X509v3CertificateBuilder(issuer, serial, from, to,                                                                    csr.getSubject(),
csr.getSubjectPublicKeyInfo())
Key privateKey = productPrivateKey();
// CA端进行签名, 才有具有法律效力
ContentSigner signer = new BcRSAContentSignerBuilder(sigAlgId, digAlgId)
               .build(PrivateKeyFactory.createKey(privateKey.getEncoded()));
// 生成BC结构的证书
 Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());
X509Certificate resultBc = new JcaX509CertificateConverter().setProvider("BC").getCertificate(certgen.build(signer));
  return resultBc;//返回证书

三、P10请求详解

• 定义：证书请求文件，类似于CSR文件。
• p10证书一般是一个base64文件，实际上他不是一张真正的证书应该是一段可以向CA申请证书的P10请求，该请求一般是通过硬件生成密钥对后，将私钥单独存放，但是将公钥放入p10中，CA受到该p10请求后，可以校验，并根据p10中的信息制作一张没有私钥的公钥证书。

CSR：证书签发请求(Certificate Signing Request)，

• CSR也叫做认证申请，是一个发送到CA的请求认证信息。 有两种格式，应用最广泛的是由PKCS#10定义的，另一个用的少的是由SPKAC定义的，主要应用于网景浏览器。

• 在PKCS#10定义中，CSR有两种编码格式：二进制（ASN.1或DER （Distinguished Encoding Rules））和文本格式（the text or PEM （Privacy Enhanced Mail）formatted CSR is the binary CSR after it has been Base-64 encoded to create a text version of the CSR.）

• CSR文件生成步骤如下：

  • 根据Version、Distinguished Name、Public Key、Attributes生成请求证书；
  • 用Private Key加密证书请求信息；
  • 根据请求信息、签名算法和签名生成CSR文件；

• CSR文件包含的信息描述如下

       CertificationRequest ::= SEQUENCE {
       certificationRequestInfo CertificationRequestInfo,//证书信息
       signatureAlgorithm AlgorithmIdentifier{{ SignatureAlgorithms }},//签名算法
       signature          BIT STRING //签名
     }//另外还可能有可选的字段，如postal address和Email address，这两个字段可以应用于证书的撤销。
  

注意：私钥不包含在CSR文件中，但是应用于数字签名

签名分两步

• 将certificateRequestInfo 进行DER编码，产生八位字节字符串；

• 将步骤一的结果用请求者的私钥在指定的签名算法下，产生签名；

• 请求信息定义如下

  CertificationRequestInfo ::= SEQUENCE {
     version       INTEGER { v1(0) } (v1,...),
      subject       Name, //证书主体的专有名称
      subjectPKInfo SubjectPublicKeyInfo{{ PKInfoAlgorithms }},
      attributes    [0] Attributes{{ CRIAttributes }}
  }
  

• subjectPublicKeyInfo 包含被认证的公钥

• attributes 关于认证主提其他信息属性集合

   SubjectPublicKeyInfo { ALGORITHM : IOSet} ::= SEQUENCE {
      algorithm        AlgorithmIdentifier {{IOSet}},
      subjectPublicKey BIT STRING
  }
  

  PKInfoAlgorithms ALGORITHM ::= {
      ...  -- add any locally defined algorithms here -- }
  
  Attributes { ATTRIBUTE:IOSet } ::= SET OF Attribute{{ IOSet }}
  
  CRIAttributes  ATTRIBUTE  ::= {
      ... -- add any locally defined attributes here -- }
  
  Attribute { ATTRIBUTE:IOSet } ::= SEQUENCE {
      type   ATTRIBUTE.&id({IOSet}),
      values SET SIZE(1..MAX) OF ATTRIBUTE.&Type({IOSet}{@type})
  }
  

• 等价写法

  CertificationRequest ::= SIGNED { EncodedCertificationRequestInfo }
      (CONSTRAINED BY { -- Verify or sign encoded
       -- CertificationRequestInfo -- })
  
    EncodedCertificationRequestInfo ::=
        TYPE-IDENTIFIER.&Type(CertificationRequestInfo)
  
   SIGNED { ToBeSigned } ::= SEQUENCE {
      toBeSigned ToBeSigned,
      algorithm  AlgorithmIdentifier { {SignatureAlgorithms} },
       signature  BIT STRING
    }