你是否想过，为什么在网上商店输入信用卡信息或登录银行账户时会如此放心？ SSL/TLS 证书基础设施是确保您的数据安全的无形但又必不可少的防线，而安全链的顶端就是根证书。 但什么是根证书，它是如何工作的？ 没有根证书，网站就无法与用户建立信任关系。
本文将探讨根证书，解释它们的工作原理，以及为什么它们对保护在线互动至关重要。
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什么是根证书？
SSL 根证书是证书链层次结构中最高级别的安全证书。 它由受信任的证书颁发机构（CA）颁发，根证书用于签署其他证书，如服务器或中间证书。
根证书安全地存储在操作系统或浏览器等受信任的存储库中，很少直接签发或安装。 相反，它用于验证低级证书的真实性。 如果服务器的 SSL 证书可以追溯到受信任的根证书进行验证，系统就知道可以信任该连接。
根 SSL 证书的一个例子是DigiCert 全球根 G2 证书，由著名的证书颁发机构（CA）DigiCert 颁发。 下面是其内容概要：
- 主题：C=US, O=DigiCert Inc, OU=www.digicert.com, CN=DigiCert Global Root G2
- Issuer: C=US, O=DigiCert Inc, OU=www.digicert.com, CN=DigiCert Global Root G2. 签发者是签署证书的 CA，在这种情况下就是证书本身，因为它是根证书。
- 有效期 ：直至 2038 年 1 月 15 日
- Serial Number: 03:3A:F1:E6:A7:11:A9:A0:BB:28:64:B1:1D:09:FA:E5
- 签名算法： sha256RSA
- Fingerprint:CB:3C:CB:B7:60:31:E5:E0:13:8F:8D:D3:9A:23:F9:DE:47:FF:C3:5E:43:C1:14:4C:EA:27:D4:6A:5A:B1:CB:5F
主题字段显示拥有证书的实体。 本例中是 DigiCert。 签发者是签署证书的 CA，在本例中是证书本身，因为它是根证书。
您还可以看到用于签署证书的散列和加密方法以及指纹–这是通过散列证书内容生成的证书唯一标识符，用于验证证书的真实性。
根证书的工作原理
让我们通过强调关键要素来逐步分解根证书如何建立信任：
- 根CA：由根证书颁发机构创建根证书。 该证书是自签名的，即由同一机构签发和验证。 因此，根证书被安全地存储在硬件安全模块（HSM）中，通常是离线存储，以确保其安全。
- 中间证书：中间 CA 是根证书和终端实体证书（网站使用）之间的中间层。 它从根证书获得授权，并负责签署其他证书。
- 终端实体证书（服务器证书）：网站用来向访问者证明其身份的证书，让浏览器相信网站是合法的，浏览器和网站之间的通信是安全的。 终端实体证书是从 CA 获取并安装在服务器上的证书，但如果没有根证书，它也不会存在。
- 信任链：访问网站时，浏览器会验证证书链–从网站服务器证书开始，经过中间证书，最后到达根证书。
- 数字证书和加密：验证链后，加密通信就可以开始了。 利用公钥基础设施（PKI），服务器证书使用公钥对数据进行加密，只有相应的私钥才能解密。
从根证书到网站证书的链条使这一切成为可能，确保您的数据被安全地传输和接收。 如果没有这种结构，黑客可以轻易截获您的信息，网站也无法证明自己的合法性。
SSL 根证书的重要性
在了解了其中的原理之后，让我们来探讨一下根证书对于 SSL/TLS 和网络安全的重要性。
- 与用户建立信任：SSL 证书在建立用户信任方面发挥着重要作用。 当用户看到挂锁或HTTPS 前缀时，他们就知道网站是安全的。 这种信任建立在根证书上。 如果没有根证书，浏览器就会标记此类网站并警告访问者，阻止他们访问网页。
- 数据完整性：根证书维护数据完整性。 当数据在浏览器和网站之间传输时，SSL 证书会对数据进行加密，防止第三方访问或篡改数据。 根证书保证加密从可信源开始，验证整个证书链。
- 在线交易安全：无论您是在办理银行业务、购物，还是只是登录电子邮件帐户，您的信息安全都取决于根证书。 如果根证书受损或过期，就会造成灾难性后果。 你不会希望在登录银行账户时收到警告，说该网站不安全，因为其根证书不再受信任。
- 网站安全：网站安全不仅仅是保证用户数据的安全。 它还能确保网站内容未被更改或篡改，这要归功于SSL 证书提供的加密功能，该功能源自根证书。
SSL 根证书的类型
根证书主要有两种：
- 私人 CA 签发的私人自签证书
- 公共证书颁发机构颁发的证书
私人自签证书由签发者签署，通常用于内部网络或测试。 由于这些证书并非来自公认的证书颁发机构，主要浏览器默认情况下不会信任它们，因此必须手动安装。
另一方面，公共自签名根证书由公认和可信的证书颁发机构（CA）签署。 商业 CA（如Sectigo ）和开源 CA（如 Let’s Encrypt）会颁发浏览器和操作系统默认信任的证书。 这些 CA 遵循广泛的验证流程，确保只有经过验证的实体才能获得证书。
主要区别在于根存储（操作系统中受信任的证书存储）如何识别它们。 私人自签证书需要额外的安装步骤，因为浏览器不会自动信任它们。 相比之下，公共 CA 签发的证书已经包含在大多数浏览器的根存储中。
证书颁发机构如何管理根证书
证书颁发机构对根证书的处理非常精确，因为这些证书是整个证书链的信任基础。 以下是 CA 专门管理根证书的方法：
- 签发根证书：根证书不是随便签发的。 由于根证书位于层次结构的顶端，因此在生成前要经过广泛的审核过程。 根证书一旦创建，就会成为签署其他证书（包括中间证书和服务器证书）的权威机构。
- 安全和存储：根证书极为敏感，通常离线存储在硬件安全模块中。这种离线存储使它们与在线威胁隔离。 这些证书只有在必要时（如进行签名操作时）才会联机，即使在这种情况下，也会遵循严格的安全协议，以最大限度地降低风险。
- 签名：CA 使用根私钥签署其他证书，如中间证书。 这一签名过程受到严格控制，对根密钥的访问受到限制。
- 生命周期管理：根证书的有效期很长，往往长达数十年，但 CA 仍会对其进行积极管理。 它们会跟踪到期日期，并提前很长时间安排更新，以防止服务中断。 CA 还密切监控任何潜在的漏洞，并在根证书受到损害时将其撤销，不过由于根证书的安全级别很高，这种情况很少发生。
撤销：万一发生泄密事件，CA 可以撤销根证书。 不过，由于撤销根证书会影响其下的所有证书，因此这一步骤被视为最后手段。 当根证书被吊销时，CA 必须在证书吊销列表（CRL）中或通过在线证书状态协议（OCSP）公布，以便系统可以立即停止信任该证书。
根证书的潜在风险和问题
尽管根证书提供了安全保障，但也难免存在风险。 根证书受损或过期会引起广泛的问题，导致不信任和潜在的在线安全漏洞。
- 被破解的根证书：如果根证书被破解，攻击者就会签发看似有效的伪造证书，诱骗用户访问恶意网站。 一个显著的例子发生在 2011 年，荷兰 CA DigiNotar 遭黑客攻击，向数千名用户签发了未经授权的证书。 该 CA 无法从这一事件中恢复，并停止了存在。
- 过期的根证书：当根证书的有效期到期且未更新时，依赖该证书的网站会在浏览器中显示警告，导致用户对网站的安全性产生怀疑。 这会导致企业失去信任和收入。
- 证书吊销和路径验证：如果 CA 吊销证书，浏览器必须能够快速检查吊销状态，以避免信任无效证书。 检查证书的有效性称为路径验证，包括将证书追溯到受信任的根目录，并确保沿途不存在任何问题。
- 信任存储管理：操作系统和浏览器会维护一个包含受信任根证书列表的信任存储。 如果根证书从信任存储中删除，那么在该证书下签发的任何证书都将不再被视为有效。 不断更新信任存储可保持安全连接。
底线
根证书由受信任的根认证机构签发，默默地确保着我们所依赖的每张数字证书背后的信任。 它们确保数字交互的安全，验证加密通信，并提供网站和应用程序的完整性。
根证书维护着信任链。 没有根证书，我们对网站、应用程序甚至电子邮件系统的信任就会崩溃，从而大大降低在线交易的安全性。
下次使用浏览器时，请记住您的连接背后的安全性依赖于 CA 证书。 虽然 Chrome 浏览器等浏览器不再显示挂锁图标，但基本的信任系统仍然存在，可在后台确保数据和交易的完整性。
