基于区块链的PKI数字证书系统.pdf

"基于区块链的PKI数字证书系统" PKI（Public Key Infrastructure，公钥基础设施）是一种使用公钥密码技术支持认证、加密、完整性和不可否认服务的安全基础设施。在互联网和移动互联网中均得到广泛使用，未来5G通信网中也可能扮演重要角色。然而，传统PKI技术中存在一些问题，如单点失败问题和多CA互信难问题。 单点失败问题是指处于核心的CA极易遭受攻击，一旦被控制，CA根证书以及该CA已经签发的证书都不再可信。多CA互信难问题是指用户证书只能由所属CA的根证书进行验证，不同CA之间不能相互验证。 为了解决这些问题，本文提出了一种基于区块链技术构建PKI数字证书系统的方法。该系统利用区块链去中心化、不可篡改等特点，避免了传统PKI技术中的单点失败问题和多CA互信难问题。 区块链技术是一种分布式数据存储和共识机制的技术，提供了以去中心化方式建立信任关系的思路与方案。基于区块链的PKI系统可以实现PKI去中心化，避免单点失败问题，并且可以解决多CA互信的问题，同时可以提高证书配置效率。 本文的基于区块链的PKI数字证书系统架构如图所示，其中包含证书用户、证书验证节点、证书依赖方。证书验证节点用于验证用户新申请证书的合法性，产生新区块；证书用户是数字证书的实际拥有者；证书依赖方指的是信任证书系统的使用者。 系统中的区块包含区块头和区块体两个部分，其中区块头包含父区块的散列值、时间戳、Merkle根等信息，区块体中包含若干条记录，每一条记录包括数字证书以及该证书相应操作执行后的证书状态。 基于区块链的PKI系统的主要流程与传统PKI技术类似，涉及证书申请、证书签发、证书更新、证书吊销、证书验证流程。证书用户自己生成一份数字证书，该证书可采用国际标准的X.509格式，申请证书的用户需要将申请信息发送给证书验证节点，证书验证节点对申请信息进行验证，生成新区块，并将新区块添加到区块链中。 基于区块链的PKI系统可以应用于多个领域，如4G小基站设备认证、网络切片认证、多CA互信等。该系统作为安全基础设施，可以提高证书申请及配置的效率，提升用户使用体验。