老所工作室

X.509证书DN之详解

十二月 4th, 2008 by Soloman |

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X.509使用DN（Distinct Name）来唯一标识一个实体，其功能类似我们平常使用的ID，不过不同的是，DN不再是类似 123456 这样得数字标识，而是采用多个字段来标识一个实体，例如”CN=老所,C=CN”，这样做的好处在于方便匹配到诸如LDAP一样的目录服务中。那么，DN的字段是否可以随意增加呢？比如我能否在”CN=老所,O=测试公司”这样一个DN上再增加一个ID属性，变成”CN=老所,O=测试公司,ID=123456″呢？

动手测试。首先采用微软的 XEnroll 组件来进行测试。XEnroll 是微软平台下的 ActiveX 控件，提供证书的加入服务，比如创建 PKCS#10 证书请求。我们可以用 Javascript 来调用这个 ActiveX 控件：

var sOID = '';
var sDN = 'CN="老所",O="测试公司",ID="123456"';
alert(sDN);
var sPKCS10 = oXEnroll.createPKCS10(sDN, sOID);

其中，createPKCS10 函数接受两个参数，第一个是字符串类型的DN，第二个是用以标识该证书请求的用途的OID，这里，我们不在乎该证书的用途，所以就设为空好了。通过 IE 运行该段代码后，我得到了 object Error，看来，不能这样简单地添加DN字段。

于是开始搜索关于 X.509 DN 的信息。原来，X.509 证书里的 DN 属性，都是一些基于 ASN1 编码的对象，也就是说，对于我们熟知的 CN 属性，或者说 commonName 属性，程序是无法从证书里获得的，证书里是不会写诸如 CN=xxx 这样的信息的。所有字段都被表示为该字段类型的 OID 。OID 则是 ASN1 对象的统一表示方法，这种方法采用树状结构，由国际组织统一管理。一个公司如果要增加一个字段类型，并希望被广泛采用，它必须像管理 OID 的组织提出申请，就像我们常用的域名申请一样。

在 www.oid-info.com 这个网站，我们可以查询所有注册过的 OID 信息。这个网站提供两种方式的查询：按树状结构展开各级 OID，或者直接填写诸如”2.3.4″这样的 OID 来进行查询。

假如我们展开 2.5.4 这层 OID，我们就会发现很多我们常用的 DN 字段：

2.5.4.3 - commonName
2.5.4.4 - surname
2.5.4.13 - description
2.5.4.10 - organizationName
……

既然如此，那我们就采用 OID 形式来添加属性类型吧，比如我使用 OID=2.5.4.888，这是一个未被注册的 OID，可以用来测试：

var sOID = '';
var sDN = 'CN="老所",O="测试公司",2.5.4.888="123456"';
alert(sDN);
var sPKCS10 = oXEnroll.createPKCS10(sDN, sOID);

运行该脚步，成功了，我们从机器里的证书申请库里找到该证书申请，查看其属性：

可以看出，虽然用 OID 添加属性成功了，但这个 OID 并不能被翻译成方便我们阅读的形式，就像我们只能使用 IP 而无法使用域名一样。要让该证书显示 ID= 而不是 2.5.4.888=，我们必须要：

向标准组织注册 2.5.4.888 为 ID;
通知微软，修改其 Windows 程序，将该 OID 翻译为 ID

显然，这非常不现实，呵呵。

接下来，我们再用 openssl 来测试一下。我选用的是 pyOpenSSL，一个 openssl 的 Python 包装库：

>>> from OpenSSL import crypto
>>> req = crypto.X509Req()
>>> subject = req.get_subject()
>>> setattr(subject, 'CN', 'soloman')
>>> setattr(subject, 'ID', '123456')
Traceback (most recent call last):
  File "", line 1, in 
AttributeError: No such attribute
>>>

看来，pyOpenSSL也只认识 CN，不认识 ID。查询了一下 pyopenssl 的源代码：

static int
crypto_X509Name_setattr(crypto_X509NameObj *self, char *name, PyObject *value)
{
    int nid;
    int result;
    char *buffer;

    if ((nid = OBJ_txt2nid(name)) == NID_undef)
    {
        PyErr_SetString(PyExc_AttributeError, "No such attribute");
        return -1;
    }
    ......

可以看出，pyOpenSSL 在设置 DN 的时候，首先调用 openssl 的 OBJ_txt2nid()函数来将方便我们记忆的对象名字翻译成 OID, 然后再翻译成 openssl 程序里自己的 NID。

那么继续查询 openssl 的源代码，在 objects.h 文件里我们找到了所有 DN 字段的定义：

......
#define SN_commonName			"CN"
#define LN_commonName			"commonName"
#define NID_commonName			13
#define OBJ_commonName			OBJ_X509,3L

#define SN_countryName			"C"
#define LN_countryName			"countryName"
#define NID_countryName			14
#define OBJ_countryName			OBJ_X509,6L

#define SN_localityName			"L"
#define LN_localityName			"localityName"
#define NID_localityName		15
#define OBJ_localityName		OBJ_X509,7L
......

这里，openssl 为每个常用的 DN 属性定义了4个内容：SN, LN, NID, OBJ。其中 SN 表示 Short Name, LN 表示 Long Name，都是一个 OID 方便我们阅读的名称的两个形式，而 OBJ 则定义了其 OID 信息。

在 openssl/crypto/asn1/a_strnid.c 这个文件里，绑定了 openssl 能够支持并翻译的 DN 字段：

static ASN1_STRING_TABLE tbl_standard[] = {
{NID_commonName,		1, ub_common_name, DIRSTRING_TYPE, 0},
{NID_countryName,		2, 2, B_ASN1_PRINTABLESTRING, STABLE_NO_MASK},
{NID_localityName,		1, ub_locality_name, DIRSTRING_TYPE, 0},
{NID_stateOrProvinceName,	1, ub_state_name, DIRSTRING_TYPE, 0},
{NID_organizationName,		1, ub_organization_name, DIRSTRING_TYPE, 0},
{NID_organizationalUnitName,	1, ub_organization_unit_name, DIRSTRING_TYPE, 0},
{NID_pkcs9_emailAddress,	1, ub_email_address, B_ASN1_IA5STRING, STABLE_NO_MASK},
{NID_pkcs9_unstructuredName,	1, -1, PKCS9STRING_TYPE, 0},
{NID_pkcs9_challengePassword,	1, -1, PKCS9STRING_TYPE, 0},
{NID_pkcs9_unstructuredAddress,	1, -1, DIRSTRING_TYPE, 0},
{NID_givenName,			1, ub_name, DIRSTRING_TYPE, 0},
{NID_surname,			1, ub_name, DIRSTRING_TYPE, 0},
{NID_initials,			1, ub_name, DIRSTRING_TYPE, 0},
{NID_serialNumber,		1, ub_serial_number, B_ASN1_PRINTABLESTRING, STABLE_NO_MASK},
{NID_friendlyName,		-1, -1, B_ASN1_BMPSTRING, STABLE_NO_MASK},
{NID_name,			1, ub_name, DIRSTRING_TYPE, 0},
{NID_dnQualifier,		-1, -1, B_ASN1_PRINTABLESTRING, STABLE_NO_MASK},
{NID_domainComponent,		1, -1, B_ASN1_IA5STRING, STABLE_NO_MASK},
{NID_ms_csp_name,		-1, -1, B_ASN1_BMPSTRING, STABLE_NO_MASK}
};

可以看出，如果要让我们的基于 openssl 的程序支持一个我们自定义的属性，我们得修改 openssl 源代码，添加我们的新字段的”名称-OID” 绑定（可以只有Long Name），然后重新编译 openssl 和我们的程序，使其能使用新的属性。

我们回过头来想想，为什么标准化组织没有为我们提供一个类似 ID 这样的属性呢？这是因为，DN本来就是作为 ID 来使用的，它把一些属性绑定起来，来标识一个实体，如果再有一个通用的 ID 属性，逻辑上就冲突了。当然针对具体的应用，你可以注册一个特殊的 ID 属性，比如 openID ，但这需要实力雄厚的公司来进行注册和推广。

然而实际应用中，当我们想将证书系统与某个特别的应用中的某个 ID 进行绑定，而又不具备向国际组织进行 OID 注册和推广的能力时，我们完全可以利用现有的属性来进行实现，比如，针对这个需求，我可以设计出两个方案：

方案一：CN=老所@123456
方案二：CN=123456, surname=老, givenName=所
方案三：CN=123456, name=老所
方案四：CN=老所, description=123456

方案一，通过一定的方式，将用户的姓名和ID组合到CN里，然后在应用中解析出ID，这个方法不是很便于用户书写，用户在填写证书申请资料的时候必须注意符合该规范。

方案二与三的概念就是用CN来记录ID，毕竟，Common Name 嘛，随你如何定义。而用户的姓名由 surname + givenName 或者 name 来指定。该方法通过了 openssl 测试：

>>> req = crypto.X509Req()
>>> subject = req.get_subject()
>>> setattr(subject, 'surname', 'Lao')
>>> setattr(subject, 'givenName', 'Suo')
>>> setattr(subject, 'name', 'Lao Suo')

但是，XEnroll 仿佛不支持 surname + givenName 或者 name 属性，其文档上说明是支持 X.500 规范，而不是 X.509 规范。

方案四，则利用了 description 属性来记录和具体应用相关的讯息，比如我们的 ID，该方法通过了 openssll 的测试：

>>> req = crypto.X509Req()
>>> subject = req.get_subject()
>>> setattr(subject, 'CN', 'Lao Suo')
>>> setattr(subject, 'description', '123456')

和 XEnroll 的测试：

dn, pki, x509

This entry was posted on 星期四, 十二月 4th, 2008 at 00:52 and is filed under 编程与开发平台. You can follow any responses to this entry through the RSS 2.0 feed. You can leave a response, or trackback from your own site.

本文有30条评论

basil 说: [回复]
十二月 4th, 2008 at 01:26

我做沙发，问个问题，这个x.509证书是怎么获得的，有免费的吗？你的文章我还是看不太明白，你们用这个做什么，不好意思问了好几个问题，赫赫
Soloman 说: [回复]
十二月 4th, 2008 at 01:53

@basil

X.509 证书用途非常广泛，比如我们常用的网上银行，就是使用的X.509证书，如果该证书保存成文件，就叫文件证书，如果保存到USB里，就是诸如招商银行所谓的“移动证书”。我们常用的支付宝也是使用的X.509证书。当然，还有我们常用的SSL网站，用X.509证书来确保网络通讯的安全。

X.509证书基于不对称密钥加密技术，将公钥和某个人的身份（也就是我文中所说的实体，用DN来表示）绑定在一起，并通过第三方认证机构（叫做CA）来用数字签名确保这个绑定是正确的，也就是说CA保证了这个公钥就是这个DN表示的人。

同样的基于不对称密钥的认证技术，除了这个CA（也叫PKI）技术，还有一个架构是RSA公司经营的PGP技术，这个PGP技术和PKI技术很不一样，他没有第三方CA，而是靠人与人之间互相认证，形成一个 ad hoc 认证网络，当年拉登策划911就用的 PGP 软件来确保邮件的加密与防篡改，为此，RSA公司还被美国政府起诉，有兴趣的话你可以了解下：）
Soloman 说: [回复]
十二月 4th, 2008 at 01:55

@basil

X.509证书用途很广泛，比如用于邮件的签名和加密，这个在Windows 的邮件系统里叫用户电子标识，可以免费注册的，网上也有一些免费为个人提供的个人邮件证书(当然是X.509），你可以去搜索下“免费个人邮件证书” 之类的关键字，应该能找到一些免费的CA
Soloman 说: [回复]
十二月 4th, 2008 at 01:59

@basil

再说明白一点吧，X.509证书谁都可以自己生成，用openssl即可，但这种情况下，你是用自己的CA来签发得（CA也是一个证书，当然还有与该证书匹配的私钥），这种情况下，别人无法信任你，所以要有第三方具有公证能力的机构来签发你的证书，这样的证书才能被大家接受。

证书的目的就是告诉别人，这个私钥是DN表示的这个人的，所以如果签发证书的CA没有广泛的公证性，别人就不确保这个私钥就是你，呵呵。
Soloman 说: [回复]
十二月 4th, 2008 at 02:04

@basil 改天有空了我再写个用 x.509 证书来对邮件签名和加密的文章，到时候你就明白证书是个怎么回事了：）
leehow 说: [回复]
十二月 4th, 2008 at 08:29

反正我不懂，我只是来问点弱智问题。很多软件也带证书，跟这个一样吗？你这样说的话这样的证书也有破解或者遗漏之处，是不是会对网上交易造成隐患？
Shawn 说: [回复]
十二月 4th, 2008 at 09:00

太看不懂了。。。。我是白痴！
Elton Disney 说: [回复]
十二月 4th, 2008 at 11:11

完全不懂，只会用～～
u88 说: [回复]
十二月 4th, 2008 at 11:42

有点不懂,不清楚说什么.
醉倚西风说: [回复]
十二月 4th, 2008 at 12:18

这么深奥啊，看不懂啊老所，太多了，我不懂什么证书，我最近搞诺基亚的证书签名的，安装了很多好玩的
iColor 说: [回复]
十二月 4th, 2008 at 13:34

只看了一点,像是一个结构体???
i.robot 说: [回复]
十二月 4th, 2008 at 14:22

我只知道LDAP,还是前几天刚听说的…老所你写的太专业了.
小野大神说: [回复]
十二月 4th, 2008 at 19:49

完全看不懂。。

我记得Thawte有免费的个人电邮证书，据说被所有客户端信任。但偶以前用Outlook Express测试还是有警告，得装Thawte的中级证书（系统中默认只有Thawte根证书）

话说还是PGP王道啊！！！
老时说: [回复]
十二月 4th, 2008 at 20:15

老所真能折腾啊！！我送个故事吧！
浙江是个体经济发达的地方.自古如此.西施的爸爸是开小印染厂的.那时不知道什么 863计划,用的都是手工生产, 还大量使用氰化物和水银(那叫汞),把西湖搞得一塌糊涂.周围的老百姓到省政府那里去抗议,省长说,勾大王要大家发展经济,西氏印染联合株式会社是我省的利税大户,要是它不开工,大王的计划完不成,我个人的进退是小事,我怕咱们的经济搞不上去,下次发大水的时候,发达地区的洪水还要往咱们这里排.虽然中央夸我们省顾全大局,可是吃亏的还是大家不是?!于是骂归骂,西氏印染厂的污水照排不误。西施其实也是个苦孩子.妈妈死得早,爸爸又找了一个.好容易初中毕业了, 爸爸说,女孩子上学有什么用?不给她上了.要她上厂里做工. 西施年纪小,不能干重活.于是她拿着篮子去溪边洗(那叫浣纱). 溪边臭气熏天.鱼儿都死了.干活的人都没有好气.看到西施来了,都指桑骂槐地嘴里不干不净起来.可怜的西施只能忍着. 水里的水银含量太高了.鱼儿的肉里也有大量的水银(其化石中的水银含量也大大超标,详见>1993年十月号P34-36),死鱼都沉了底.大伙连鱼都吃不上,便编故事说西施是灾星,她到过的地方必定要倒霉. 勾践知道了,便动起了坏注意.要西施嫁到吴国去.西施死活不肯.于是勾践找她爸爸,对他说,如果西施能够嫁到吴国去,他便是海外侨胞,可以进政协,还可以到临淄(相当于今天的香港)定居.西爸爸动了心,内外夹攻,西施含着泪,到吴国去了. 在到吴国的路上,她对范蠡哭诉了她的遭遇.范蠡很同情她,同时也爱上了她.他对她说,我等你.后来,他们过上了幸福的生活.
patrick 说: [回复]
十二月 4th, 2008 at 22:55

读后感：看不懂！牛人写的天书！
basil 说: [回复]
十二月 5th, 2008 at 00:02

@老所
还是不太懂，再问个问题，假设n个客户端和某服务器端通信，如果使用x.509证书的话，是要1个还是n个，这个有没有免费的申请的？
Soloman 说: [回复]
十二月 5th, 2008 at 15:14

@leehow x.509是目前市面上最流行的证书，所以大部分应该都是。证书是和安全相关的，所有密码理论上都是能破解的，不过只要你正确使用，是可以完全信赖证书的安全性的。关键是，证书系统和普通的应用稍微复杂点，所以很多人用的不明不白，经常错误使用，比如对私钥的安全没有概念，这就造成了安全隐患。改天我写个通俗易懂的证书使用注意事项好了：）
Soloman 说: [回复]
十二月 5th, 2008 at 15:16

@Shawn @Elton Disney @u88 @醉倚西风呵呵，谢谢大家回复哈，看不懂正常的，我这篇估计是要搞PKI开发的人才有用：）隔行如隔山嘛。改天写个通俗的，让大家注意个人网上信息安全。
Soloman 说: [回复]
十二月 5th, 2008 at 15:18

@iColor 证书是个抽象概念，X.509规范就是将该概念具体话，比如证书的各个内容怎么编码啊，什么的，所以，那就是个结构体嘛，恭喜你答对了，聪明的iColor同学。
Soloman 说: [回复]
十二月 5th, 2008 at 15:19

@i.robot LDAP没挺说过，Windows 的Active Directory 活动目录听说过么？这些都是目录服务，你在Outlook里可以添加目录服务的，也就是把你的通讯录放到服务器上。
Soloman 说: [回复]
十二月 5th, 2008 at 15:21

@小野大神国内企业很少用PGP的，所以PKI还是市场很大的。有的证书是被默认信任的，那是因为微软windows默认装了一些CA的根证书。你在命令行输入‘mmc’，然后添加“证书”单元就可以看你机器上所有安装的证书。在IE里选选项-》内容-》证书也可以看到
Soloman 说: [回复]
十二月 5th, 2008 at 15:24

@老时去年5月，福建厦门好像也有类似的事，不过你这个具体说的什么呢？不要发在这，email me: soloman817@gmail.com 呵呵。
Soloman 说: [回复]
十二月 5th, 2008 at 15:30

@basil 你这个例子是要把证书用作服务器客户端认证，这个用法有两种： 1. 服务器认证； 2. 客户端认证。

当我们进行服务器认证的时候，只需要服务器提供证书，让我们确保我们访问的服务器不是伪造的。这个用法只需要服务器有证书即可。

当我们进行客户端认证的时候，每个访问网站的用户必须有自己的证书，这样服务器才能确认你的身份，进而进行访问授权，这种情况下，每个客户需要1个证书。

服务器的证书还用于通讯加密。所以

如果你只需要通讯加密和服务器认证，就安装一个证书在服务器上即可（其DN包括你的域名）

如果你要使用证书来授权某些用户才能访问你的网站，每个人需要1个证书。这就类似你登录google邮箱，不在使用密码了，而是使用一个证书。所以每个人都必须有证书，就像每个人都必须有密码一样。

一般windows 默认信任的证书的签发都是一些商业公司运营的，不是免费的。你可以自己用openssl制作证书，然后把根证书导入windows，让其信任即可。
老时说: [回复]
十二月 5th, 2008 at 15:31

@Soloman 笑话而已哈
Soloman 说: [回复]
十二月 5th, 2008 at 15:41

@老时你的博客怎么访问不了了？又被河蟹了？
老时说: [回复]
十二月 5th, 2008 at 16:04

@Soloman 可以访问啊?
leehow 说: [回复]
十二月 5th, 2008 at 17:20

@Soloman 对对，就是期待你这个，我在网上用这些东西比较频繁，还是很心虚。
basil 说: [回复]
十二月 6th, 2008 at 00:23

@老所
哦，我自己做的证书，在客户端和服务器端访问没有问题吧？
煎鱼说: [回复]
十二月 7th, 2008 at 20:55

好象是什么证书之类的，感觉挺专业的.
Leo 说: [回复]
十二月 18th, 2008 at 21:46

PKI的应用。