密钥管理

众所周知，公钥机制涉及到一对密钥，即公钥和私钥，如何实现密钥管理是PKI服务系统的关键问题。其中，私钥只能由证书持有者秘密掌握，无需在网上传输。而公钥是公开的，需要在网上传送，故公钥体制的密钥管理主要是公钥的管理问题。

在公钥体制的实际应用中，公钥主要有两大类用途：

信息接收者使用发送者的公钥对接收的信息的数字签名进行验证。

信息发送者使用接收者的公钥来加密用于对称加密信息的常规密钥，从而进行加密密钥的传递。

由于公钥所具有的两种不同用途，在实际应用中，需要分别配置用于数字签名／验证的密钥对和用于数据加密／脱密的密钥对，这里分别称为签名密钥对和加密密钥对。这两对密钥由于用途不同，因此，对于密钥的管理也就有着不同的要求。

签名密钥对由签名私钥和验证公钥组成。

签名私钥是发送方身份的证明，具有日常生活中公章、私章的效力。为保证其唯一性，签名私钥绝对不能够做备份和存档，丢失后只需重新生成新的密钥对。验证公钥需要存档，用于验证旧的数字签名。

用做数字签名的这一对密钥一般可以有较长的生命期。

加密密钥对由加密公钥和脱密私钥组成。

为防止密钥丢失时数据无法恢复，脱密私钥应该进行备份，同时还可能需要进行存档，以便能在任何时候脱密历史密文数据。加密公钥则无需备份和存档，加密公钥丢失时，只需重新产生密钥对即可。

这种密钥应该频繁更换，故加密密钥对的生命周期较短。

不难看出，这两对密钥的密钥管理要求存在互相冲突的地方，因此，必须针对不同的用途使用不同的密钥对。尽管有的公钥体制算法(如RSA)，既可以用于加密，又可以用于签名，但由于这两对密钥在管理上截然不同的要求，在使用中仍然必须为用户配置两对密钥、其一用于数字签名，另一用于加密。而采用一对密钥，既用于加密，又用于签名，这种做法是不安全的。

用户的公钥可有两种产生方式：

在这种方式中，用户自己生成密钥对，然后将公钥以安全的方式传送给CA。

这种方式是CA替用户生成密钥对，然后将其以安全的方式传送给用户。该过程必须确保密钥对的机密性、完整性和可验证性。该方式下由于用户的私钥为CA所产生，故对CA的可信性有更高的要求。如果是签名密钥，CA必须在事后销毁用户的私钥。

用户在网上可通过两种方式获取通信对方的公钥，以用来传送加密数据，实现安全通信。

在PKI环境中，有时用户会丢失他们的私钥。这通常是由于以下原因：

n 遗失或忘记口令。虽然用户的加密私钥在物理上是存在的，但实际上不可使用。

n 介质的破坏。如硬盘和IC卡损坏。

如果用户由于某种原因丢失了解密私钥，则被加密的数据因无法解开，而造成数据的丢失。例如，在某项业务中的重要文件被对称密钥加密，而对称密钥又被某个用户的公钥加密起来，假如该用户的解密私钥丢失了，这些文件将无法恢复。

为了避免这种情况的发生，PKI提供了密钥备份与解密密钥的恢复机制，这就是PKI的密钥备份与恢复系统。但值得强调的是，密钥备份与恢复只能针对解密密钥，而签名密钥不能做备份。

密钥的备份与恢复形成了PKI定义的重要部分。

密钥／证书的生命周期主要分初始化一颁发一取消三个阶段。

初始化阶段是用户实体在使用PKI的支持服务之前，必须经过初始化进入PKI。初始化（注册）阶段由以下几部分组成：

n 实体注册。

n 密钥对产生。

n 证书创建和密钥／证书分发。

n 证书分发。

n 密钥备份。

颁发阶段是私钥和公钥证书一旦被产生即可进入颁发阶段。主要包括：

n 证书检索——远程资料库的证书检索。

n 证书验证——确定一个证书的有效性。

n 密钥恢复——不能正常解读加密文件时，从CA中恢复。

n 密钥更新——当一个合法的密钥对将要过期时，新的公／私密钥自动产生并颁发。