WSE 3.0 構建 Web 服務安全（二）：非對稱加密、證書、簽名核心概念澄析

前言

上篇實戰代碼中涉及大量加密概念，易混淆。本文系統梳理非對稱加密、公私鑰、證書、簽名的區別與聯繫，並詳解 X.509 證書獲取與管理。

一、非對稱加密算法

Kerckhoff 原則：算法公開，密鑰保密。RSA 為最流行公鑰算法，支援加密與數位簽名。

RSA 原理

1. 選大質數 p、q，計算 N = p×q
2. 選 e，1 < e < N，與 (p-1)(q-1) 互質
3. 計算 d：d×e ≡ 1 (mod (p-1)(q-1))
4. 銷毀 p、q

公鑰：(N, e) —— 公開加密
私鑰：d —— 保密解密

安全性基於大數分解困難，<1024 位 N 已不安全。RSA 速度比 DES 慢數倍，僅適用少量數據或加密密鑰。

基本流程

甲方生成鑰對 → 公鑰公開 → 乙方用公鑰加密發送 → 甲方用私鑰解密。消除密鑰交換需求，保密性強。

二、公鑰與私鑰

成對出現：公鑰加密 ↔ 私鑰解密；私鑰簽名 ↔ 公鑰驗證。.NET 提供：

• DSACryptoServiceProvider（僅簽名）
• RSACryptoServiceProvider（加密+簽名）

公鑰公開供任意人加密，私鑰僅持有者知曉，截獲密文無法破譯。

三、證書與簽名

證書 = 身份證

包含：公鑰 + 姓名/主體 + 數位簽名
CA (Certificate Authority) = 證書機構 = 公安局（身份證管理機構）

簽名生成

CA 用自有私鑰對「主體資訊 + 公鑰」雜湊後簽名，產生唯一識別值（如身份證號）。驗證時用 CA 公鑰驗證簽名，確保證書未竄改且確實由 CA 簽發。

應用場景

朋友寫信 → 查 CA 獲取我的證書（含公鑰） → 用公鑰加密 → 寄給我 → 我用私鑰解密。
加密不一定需要證書，視安全需求而定。大型電商必有 CA 簽發證書（如 VeriSign）。企業內部可自建 CA（Windows Server 2003 Certificate Services）。

X.509 標準

ITU-T 制定的證書格式國際標準（如二代身份證規範）。含有效期限制（如 10 年）。

四、X.509 證書獲取與管理

1. 免費試用證書

• NetCA 測試 CA（需安裝根證書）
• CAcert.org 社區免費 CA

2. 商業 CA 購買

VeriSign 等，廣泛受信、需付費。

3. Windows Server 2003 憑證服務

自建私有 CA，僅內網信任（如員工胸卡）。

4. makecert.exe 命令行工具

makecert -sr CurrentUser -ss My -n "CN=FrankCertificate" -sky signature -pe

參數解析：

• -sr CurrentUser：存儲位置（當前用戶）
• -ss My：存儲名稱（個人）
• -n "CN=..."：X.500 主體名稱
• -sky signature：簽名密鑰（1=交換，2=簽名）
• -pe：私鑰可導出

生成證書存入當前用戶「個人」存儲區。實際開發多用 Windows 憑證服務管理。

五、總結

以「身份證」類比澄清證書概念，CA 比擬公安局。掌握非對稱加密、公私鑰、證書、簽名四者關係，為 WSE 3.0/WCF 安全開發奠基。下節講策略配置實戰。本文附參考資料鏈接。