證書頒發機構（Certificate Authorities）自誕生以來，一直就是 DNS 及網絡的中心，并且在保護網絡安全方面扮演著不可或缺的角色。

簡而言之，CA 就是現代互聯網的信任之錨，發行著用于代表網絡實體的數字證書。數字證書是一種經過驗證的憑證，最終表現為線上的數字身份。CA 的職責就是確保這些信息受到保護、可用于加密網絡參與者（客戶端和主機）之間傳遞的數據。

與此同時，CA 也發行 SSL 證書，該證書將網站的所有權與一組公鑰綁定在了一起。然而，對政府層面的攻擊威脅與日俱增，未來當用戶使用這類中心化的證書存儲庫時，可能會遇見假冒的對手方。2017 年，用戶累計收到了超過 2.67 億個釣魚 URL 。此外，Zscalar 公布的一份云安全報告指出，僅在 2018 年就有超過 17 億個隱藏在 SSL 流量中的高級威脅被攔截。

2019 年 7 月期間，出現了 1 萬個企圖釣魚的 SSL 證書（CA 還沒有撤銷這些釣魚證書）。

如今，互聯網已經陪我們走過了 30 多年，我們也需要一個更加現代化、更加強健的解決方案來減少攻擊和對第三方中間機構（如 CA）的依賴。

于是，Handshake 應運而生。它是一種最新的協議，旨在提供一種強健的、可以替代 DNS 的方案，同時解決我們當前面臨的一些重大問題。作為我介紹 Handshake 系列的后續文章，我將更深入地探究互聯網協議組件的功能，以及 CA 是如何協同工作、讓現代的 web 運行起來的。

SSL/DNS 在互聯網的技術棧層中處于什么位置？

互聯網協議組件（IPS）驅動著我們今天所使用的互聯網。它是一套分層的網絡棧，允許全世界的計算機之間互相傳遞數據包。瀏覽器和主機之間使用超文本傳輸協議（HTTP）和安全套接層（SSL）來建立加密通信、進行數據傳輸。SSL 是一個與 HTTP 協同工作的協議層，它為瀏覽器的運行提供加密通信功能。

為了更好地理解 HTTP 和 SSL 協議實際上是如何運行的，我在下面舉了一個例子，來看看 Alice 是如何連接到 Bob 的網站的吧。

1. 首先，Alice 打開瀏覽器，在地址欄中輸入 Bob.com

2. 接著，Alice 的瀏覽器將連接到一個域名解析器，獲取目標網址的服務器地址（此過程未經加密）

3. 一旦域名解析完成以后，Bob 網站的服務器將向 Alice 的電腦發送一個證書以及對應的公鑰

4. Alice 的電腦通過該證書使用的 CA 來對該證書的合法性進行驗證

5. 一旦驗證成功，Alice 的電腦和 Bob 網站的服務器就彼此確認了眼神，然后建立起加密的 SSL/TLS 連接。

6. 到了這一步，Alice 的客戶端（她的電腦）和 Bob 的服務器之間就能暢快無阻的發送加密數據啦

網絡協議棧是一套用于在網絡中各參與方之間傳遞數據的組件，但它嚴重依賴于你所采用的 CA 或更重要的公鑰基礎設施（PKI），來確保你在網上沖浪時保持私密且不受侵害。

什么是公鑰基礎設施（PKI）

要想在數據交換的過程中確保數據的準確和安全，信任是不可或缺的。PKI 就是一套設定通信雙方交互策略、結構和流程的系統，讓交互雙方可以相互信任并安全地交換信息。

一般來說，會有多個中間方來來協調兩個實體之間的信任。當你使用公開的互聯網也就意味著你信任根 CA 會為你提供正確無誤的信息。CA 的使命就是管理代表其它實體的數字證書。頒發數字證書是為了防止在數據傳遞的過程中發生中間人攻擊，這種攻擊可能會繞過信任機制并將用戶引導至惡意的網站。舉例來說，IdenTrust 就是一個典型的 CA，管理著諸如 Twitter 在內的其它實體的數字證書。

在上面這個例子里，IdenTrust 將發送一個 X.509 證書給請求訪問 Twitter 的用戶。在這個數字證書中包含了一系列信息，包括經過驗證的公鑰，證書的失效日期，數字簽名和其它重要條款。一旦用戶收到了數字簽名，他就可以使用該數字簽名對實體的身份及公鑰進行驗證。通常情況下，我們會使用 RSA（Rivest-Shamir-Adleman）算法或橢圓曲線數字簽名算法（ECDSA，Elliptical Curve Digital Signature Algorithm）來生成公鑰。RSA 算法和 ECDSA 都是非對稱加密技術，這也就意味著用戶只需使用主機的公鑰就可以完成對信息的加密，然后在公開的網絡環境中將加密后的信息發送給主機（也就是這個例子中的 Twitter）。只有與公鑰關聯的私鑰（即主機所有的私鑰）能夠解密信息。

CA 存在的諸多問題

讀到這里，大家應該已經基本明白了互聯網協議組件中的 PKI 和 CA 是如何運行的，接下來，我們一起討論一下可能出現的一些問題。

CA 在整個過程中一直扮演著一個中心化認證組織的角色，它負責存儲數字證書，并充當兩個實體之間的中間人。每一個 CA 都有它獨有的驗證程序來判斷域名的有效性和安全性。此外，三家營利性組織占據了大約 90% 全球市場份額。最終，這種存儲和發行證書的方式可能出現安全漏洞。W3 Tech 近期公布的一篇報告中列出了主流 CA 的全球市場份額。

很顯然，還存在一些改進的空間。

當一個網絡實體（比如 Twitter）要向一個已知的 CA 申請獲取數字證書時，需要經過一個域名驗證的過程。可靠的 SSL 證書讓用戶有信心防止網絡釣魚，詐騙，和欺詐。然而，接收數字證書的過程有點過于簡單了。CA 就只是向 WHOIS 記錄中的域名聯系人發送域名驗證型證書而已。這也太草率了吧！

整個事情就是：某個用戶申請一個數字證書，然后 CA 就會通過電子郵件向域名聯系人發送一個經過認證的證書。出于額外的安全考量，實體還可以注冊一個擴展驗證服務，在其它情況中通過身份檢查來進行驗證。但是，通常情況下，用戶不會發現其中的區別，除非他們看見了一個綠色的橫條或者點擊了瀏覽器左上角的小鎖頭。

這是相當危險的，因為壞蛋也可以注冊一個神似 Twitter 的域名，比如說 Twiter.com，然后展示出經過 CA 認證的證書。

域名驗證程序、密鑰存儲以及 CA 爆破，這些環節都對對諸如瀏覽器中間人、HTTPS 欺騙、ARP 欺騙及其它類型的中間人攻擊敞開了罪惡的大門。舉例來說，2000 年初，一家著名的 CA 公司 Verisign 向一名自稱是微軟公司的惡意用戶頒發了一份數字證書。然后，攻擊者讓用戶誤以為自己收到了有效的 Windows 更新，然后用戶的電腦就被攻陷了。在 2011 年 3 月發生的一起事故中，Comodo（CA）向冒充微軟和 Google 等網站的惡意用戶頒發了虛假的證書。在這個案例中，用戶被引導進一個惡意的網站，卻誤以為自己正在登錄 Google（實際上并不是！）。最終 Comodo 發現了危害，并撤銷了訪問該證書的權限。

Handshake 的主張

今天，全球所有的頂級域名都由 13 個營利性組織管理。雖然 CA 由數千個組織進行管理，但其中三家組織占據了 90% 的全球市場份額。管理頂級域名和證書的組織都會遭遇中心故障的問題。這種問題會一直存在，除非我們將信任從中心化組織轉移到去中心化的解決方案上。互聯網協議組件和公鑰基礎設施高度依賴于整體的公共基礎設施。

我們為什么不能依靠公眾來進行域名管理和安全性認證呢？

眼下就有這么一場遷移，將貨幣的控制權交還到公眾手上。自比特幣創生始，貨幣的控制權便不斷從國家轉移到人民手中。全球的公民因此獲得了對沖國家政治風險的能力，還保持了采取行動的自由。

Handshake 提出了與比特幣相同的價值主張，但它改變的是信息流。正如我在以前的文章中提到的，Handshake 是一個去中心化域名管理協議，它從根源管理著頂級域名。正因為 Handshake 的頂級域名都被直接存儲在頂層，因此你不再需要 CA 來管理數字證書或私鑰了。

Handshake 如何解決當前在 CA 中存在的問題？

今天，CA 管理著包含公鑰，簽名和其它相關信息在內的各種數字記錄。因此，當你信任 CA 的時候，也意味著你相信 CA 擁有安全的數字文件和經過驗證的身份信息。Handshake 的重要性在于：私鑰始終直接由所有者注冊，并始終控制在所有者手中。這意味著當我注冊 “TokenDaily.co” 這個域名的時候，Handshake 將在協議上鎖定域名的所有權，并通過網絡中的所有節點對其進行傳播。當用戶解析到命名空間時，它將直接指向一個簡潔的證書，并驗證請求的合法性。這將成為私鑰和已注冊域名之間的規范信任點。

總結

Handshake 協議正在減少我們對頂級域名和 CA 的需求，也將減少我們對第三方提供商的依賴。這場轉移最終將導致中間機構的減少，并給用戶帶來更強的安全性。這意味著信息將自由流動，而你無需再擔心攻擊者仿冒你的域名。今時今日，網絡上發生著數以十億計的攻擊，任何人都有可能成為釣魚 URL 或 SSL 隱藏威脅的受害者。我們越是需要信任，就越需要更快地找到這個問題的解決方案。

隨著 Handshake 協議、Handshake 聯盟、Urkel、和 Handshake 學院的發明，我們將開始見證一場從信任人到信任代碼的轉變 —— 這將帶給互聯網前所未有的安全。