基于PKI的CA系统的设计与实现

论文摘要

随着网络信息技术的迅速发展以及Internet的不断普及,在网络传递信息时,信息的机密性、完整性、身份鉴别和不可否认性显得越来越重要。PKI是信息安全领域一种成熟的解决方案,遵循了既定的标准,能够为所有的网络应用提供密码服务。CA是PKI的核心,是具有权威性、可信任性及公正性的第三方机构,通过CA向用户颁发公钥证书,将用户身份信息与用户所持有的公钥相互绑定,从而实现对用户身份的证明。该课题以PKI体系中的CA认证系统为研究对象。研究了PKI的基础理论、体系结构以及PKI系列标准;分析了CA系统的目标和功能;并设计和实现了一个基于PKI的CA系统。相比于其他CA系统,该CA系统采用智能卡作为根密钥的存储和管理载体,在模块间采用SSL建立安全通信,系统访问控制采用了基于角色的访问控制模型(RBAC),因此具有较高的安全性。针对校园网络的实际特点,该CA系统采用了一种改进的CA信任模型—环形CA信任模型,该模型能减少证书信任路径的长度和CA交叉认证的次数。该课题使用软件工程的思想和方法对系统进行了分析和设计,并使用.NET平台和OpenSSL开源软件包实现了一个基于PKI的CA系统。该系统具有根证书下载安装、证书申请、证书颁发、证书撤销等功能,CA功能基本完善,所发布的证书遵循X.509标准,具有良好的开放性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源及研究背景
• 1.2 基于PKI的CA系统的发展现状
• 1.2.1 国外发展现状
• 1.2.2 国内发展现状
• 1.3 研究目的和意义
• 1.4 论文的组织结构
• 第二章 公钥基础设施（PKI）体系
• 2.1 PKI理论基础
• 2.1.1 传统密码技术
• 2.1.2 公钥密码技术
• 2.1.3 单向散列函数
• 2.1.4 数字信封
• 2.1.5 数字签名
• 2.2 公钥基础设施PKI
• 2.2.1 PKI的基本组成
• 2.2.2 PKI提供的服务
• 2.2.3 PKI系列标准
• 2.3 基于PKI的CA认证系统
• 2.3.1 CA系统目标
• 2.3.2 CA系统功能
• 2.3.3 X.509数字证书
• 2.3.4 CA系统特点
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于PKI的CA系统的研究与设计
• 3.1 系统安全策略
• 3.1.1 根密钥策略
• 3.1.2 SSL安全机制
• 3.1.3 访问控制
• 3.1.4 系统日志
• 3.2 CA信任模型
• 3.2.1 常见信任模型
• 3.2.2 环形CA信任模型
• 3.2.3 环形信任模型的应用
• 3.3 需求分析
• 3.3.1 UML需求建模
• 3.3.2 系统工作流程
• 3.4 总体设计
• 3.4.1 系统模型
• 3.4.2 系统功能模块
• 3.4.3 系统实现方案
• 3.5 详细设计
• 3.5.1 软件体系结构
• 3.5.2 证书申请模块设计
• 3.5.3 资料库设计
• 3.5.4 证书颁发模块
• 3.5.5 证书撤销模块
• 3.6 本章小结
• 第四章 基于PKI的CA系统的实现
• 4.1 系统实现环境
• 4.2 实现技术
• 4.2.1.NET Framework加密库
• 4.2.2 OpenSSL软件包
• 4.3 各模块的实现
• 4.3.1 系统初始化
• 4.3.2 根证书下载安装
• 4.3.3 证书申请
• 4.3.4 证书颁发
• 4.3.5 证书撤销
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间的主要研究成果