Handshake将如何解决CA中存在的问题

证书颁发机构（Certificate Authorities）自诞生以来，一直就是 DNS 及网络的中心，并且在保护网络安全方面扮演着不可或缺的角色。

简而言之，CA 就是现代互联网的信任之锚，发行着用于代表网络实体的数字证书。数字证书是一种经过验证的凭证，最终表现为线上的数字身份。CA 的职责就是确保这些信息受到保护、可用于加密网络参与者（客户端和主机）之间传递的数据。

与此同时，CA 也发行 SSL 证书，该证书将网站的所有权与一组公钥绑定在了一起。然而，对政府层面的攻击威胁与日俱增，未来当用户使用这类中心化的证书存储库时，可能会遇见假冒的对手方。2017 年，用户累计收到了超过 2.67 亿个钓鱼 URL 。此外，Zscalar 公布的一份云安全报告指出，仅在 2018 年就有超过 17 亿个隐藏在 SSL 流量中的高级威胁被拦截。

2019 年 7 月期间，出现了 1 万个企图钓鱼的 SSL 证书（CA 还没有撤销这些钓鱼证书）。

如今，互联网已经陪我们走过了 30 多年，我们也需要一个更加现代化、更加强健的解决方案来减少攻击和对第三方中间机构（如 CA）的依赖。

于是，Handshake 应运而生。它是一种最新的协议，旨在提供一种强健的、可以替代 DNS 的方案，同时解决我们当前面临的一些重大问题。作为我介绍 Handshake 系列的后续文章，我将更深入地探究互联网协议组件的功能，以及 CA 是如何协同工作、让现代的 web 运行起来的。

SSL/DNS 在互联网的技术栈层中处于什么位置？

互联网协议组件（IPS）驱动着我们今天所使用的互联网。它是一套分层的网络栈，允许全世界的计算机之间互相传递数据包。浏览器和主机之间使用超文本传输协议（HTTP）和安全套接层（SSL）来建立加密通信、进行数据传输。SSL 是一个与 HTTP 协同工作的协议层，它为浏览器的运行提供加密通信功能。

为了更好地理解 HTTP 和 SSL 协议实际上是如何运行的，我在下面举了一个例子，来看看 Alice 是如何连接到 Bob 的网站的吧。

1. 首先，Alice 打开浏览器，在地址栏中输入 Bob.com

2. 接着，Alice 的浏览器将连接到一个域名解析器，获取目标网址的服务器地址（此过程未经加密）

3. 一旦域名解析完成以后，Bob 网站的服务器将向 Alice 的电脑发送一个证书以及对应的公钥

4. Alice 的电脑通过该证书使用的 CA 来对该证书的合法性进行验证

5. 一旦验证成功，Alice 的电脑和 Bob 网站的服务器就彼此确认了眼神，然后建立起加密的 SSL/TLS 连接。

6. 到了这一步，Alice 的客户端（她的电脑）和 Bob 的服务器之间就能畅快无阻的发送加密数据啦

网络协议栈是一套用于在网络中各参与方之间传递数据的组件，但它严重依赖于你所采用的 CA 或更重要的公钥基础设施（PKI），来确保你在网上冲浪时保持私密且不受侵害。

什么是公钥基础设施（PKI）

要想在数据交换的过程中确保数据的准确和安全，信任是不可或缺的。PKI 就是一套设定通信双方交互策略、结构和流程的系统，让交互双方可以相互信任并安全地交换信息。

一般来说，会有多个中间方来来协调两个实体之间的信任。当你使用公开的互联网也就意味着你信任根 CA 会为你提供正确无误的信息。CA 的使命就是管理代表其它实体的数字证书。颁发数字证书是为了防止在数据传递的过程中发生中间人攻击，这种攻击可能会绕过信任机制并将用户引导至恶意的网站。举例来说，IdenTrust 就是一个典型的 CA，管理着诸如 Twitter 在内的其它实体的数字证书。

在上面这个例子里，IdenTrust 将发送一个 X.509 证书给请求访问 Twitter 的用户。在这个数字证书中包含了一系列信息，包括经过验证的公钥，证书的失效日期，数字签名和其它重要条款。一旦用户收到了数字签名，他就可以使用该数字签名对实体的身份及公钥进行验证。通常情况下，我们会使用 RSA（Rivest-Shamir-Adleman）算法或椭圆曲线数字签名算法（ECDSA，Elliptical Curve Digital Signature Algorithm）来生成公钥。RSA 算法和 ECDSA 都是非对称加密技术，这也就意味着用户只需使用主机的公钥就可以完成对信息的加密，然后在公开的网络环境中将加密后的信息发送给主机（也就是这个例子中的 Twitter）。只有与公钥关联的私钥（即主机所有的私钥）能够解密信息。

CA 存在的诸多问题

读到这里，大家应该已经基本明白了互联网协议组件中的 PKI 和 CA 是如何运行的，接下来，我们一起讨论一下可能出现的一些问题。

CA 在整个过程中一直扮演着一个中心化认证组织的角色，它负责存储数字证书，并充当两个实体之间的中间人。每一个 CA 都有它独有的验证程序来判断域名的有效性和安全性。此外，三家营利性组织占据了大约 90% 全球市场份额。最终，这种存储和发行证书的方式可能出现安全漏洞。W3 Tech 近期公布的一篇报告中列出了主流 CA 的全球市场份额。

很显然，还存在一些改进的空间。

当一个网络实体（比如 Twitter）要向一个已知的 CA 申请获取数字证书时，需要经过一个域名验证的过程。可靠的 SSL 证书让用户有信心防止网络钓鱼，诈骗，和欺诈。然而，接收数字证书的过程有点过于简单了。CA 就只是向 WHOIS 记录中的域名联系人发送域名验证型证书而已。这也太草率了吧！

整个事情就是：某个用户申请一个数字证书，然后 CA 就会通过电子邮件向域名联系人发送一个经过认证的证书。出于额外的安全考量，实体还可以注册一个扩展验证服务，在其它情况中通过身份检查来进行验证。但是，通常情况下，用户不会发现其中的区别，除非他们看见了一个绿色的横条或者点击了浏览器左上角的小锁头。

这是相当危险的，因为坏蛋也可以注册一个神似 Twitter 的域名，比如说 Twiter.com，然后展示出经过 CA 认证的证书。

域名验证程序、密钥存储以及 CA 爆破，这些环节都对对诸如浏览器中间人、HTTPS 欺骗、ARP 欺骗及其它类型的中间人攻击敞开了罪恶的大门。举例来说，2000 年初，一家著名的 CA 公司 Verisign 向一名自称是微软公司的恶意用户颁发了一份数字证书。然后，攻击者让用户误以为自己收到了有效的 Windows 更新，然后用户的电脑就被攻陷了。在 2011 年 3 月发生的一起事故中，Comodo（CA）向冒充微软和 Google 等网站的恶意用户颁发了虚假的证书。在这个案例中，用户被引导进一个恶意的网站，却误以为自己正在登录 Google（实际上并不是！）。最终 Comodo 发现了危害，并撤销了访问该证书的权限。

Handshake 的主张

今天，全球所有的顶级域名都由 13 个营利性组织管理。虽然 CA 由数千个组织进行管理，但其中三家组织占据了 90% 的全球市场份额。管理顶级域名和证书的组织都会遭遇中心故障的问题。这种问题会一直存在，除非我们将信任从中心化组织转移到去中心化的解决方案上。互联网协议组件和公钥基础设施高度依赖于整体的公共基础设施。

我们为什么不能依靠公众来进行域名管理和安全性认证呢？

眼下就有这么一场迁移，将货币的控制权交还到公众手上。自比特币创生始，货币的控制权便不断从国家转移到人民手中。全球的公民因此获得了对冲国家政治风险的能力，还保持了采取行动的自由。

Handshake 提出了与比特币相同的价值主张，但它改变的是信息流。正如我在以前的文章中提到的，Handshake 是一个去中心化域名管理协议，它从根源管理着顶级域名。正因为 Handshake 的顶级域名都被直接存储在顶层，因此你不再需要 CA 来管理数字证书或私钥了。

Handshake 如何解决当前在 CA 中存在的问题？

今天，CA 管理着包含公钥，签名和其它相关信息在内的各种数字记录。因此，当你信任 CA 的时候，也意味着你相信 CA 拥有安全的数字文件和经过验证的身份信息。Handshake 的重要性在于：私钥始终直接由所有者注册，并始终控制在所有者手中。这意味着当我注册 “TokenDaily.co” 这个域名的时候，Handshake 将在协议上锁定域名的所有权，并通过网络中的所有节点对其进行传播。当用户解析到命名空间时，它将直接指向一个简洁的证书，并验证请求的合法性。这将成为私钥和已注册域名之间的规范信任点。

总结

Handshake 协议正在减少我们对顶级域名和 CA 的需求，也将减少我们对第三方提供商的依赖。这场转移最终将导致中间机构的减少，并给用户带来更强的安全性。这意味着信息将自由流动，而你无需再担心攻击者仿冒你的域名。今时今日，网络上发生着数以十亿计的攻击，任何人都有可能成为钓鱼 URL 或 SSL 隐藏威胁的受害者。我们越是需要信任，就越需要更快地找到这个问题的解决方案。

随着 Handshake 协议、Handshake 联盟、Urkel、和 Handshake 学院的发明，我们将开始见证一场从信任人到信任代码的转变 —— 这将带给互联网前所未有的安全。