一、数字证书的基础知识
数字证书是用来认证公钥持有者身份合法性的电子文档，以防止第三方冒充行为。数字证书由 CA（Certifacate Authority） 负责签发，关键内容包括 颁发s者、证书有效期、使用者组织、使用者公钥 等信息。数字证书涉及到一个名为 PKI（Public Key Infrastructure） 的规范体系，包含了数字证书格式定义、密钥生命周期管理、数字签名及验证等多项技术说明，不在这篇笔记中详细展开。
我们借助下面的流程，看看 CA 是如何签发一张证书，使用者又是如何验证这样证书的。这又涉及到了数字签名技术，数字签名技术又是基于公钥密码技术。
现实世界中，签名是针对承诺的一种表现形式，手手段可以通过手写签字或盖扣印章；而在数字世界中，签名仍然是为了表示承诺，只是手段变成了二进制。
好，我们来看看 CA 数字签名包括两个过程：签发证书（Signing） 和 验证证书（Verification）
数字签名与验证
签发证书的过程
- 撰写证书元数据：包括 签发人(Issuer)、地址、签发时间、有效期 等，还包括证书持有者(Owner)基本信息，比如 DN(DNS Name，即证书生效的域名)、 Owner 公钥 等信息
- 使用通用的 Hash 算法（如SHA-256）对证书元数据计算生成 数字摘要
- 使用 Issuer 的私钥对该数字摘要进行加密，生成一个加密的数字摘要，也就是Issuer的 数字签名
- 将数字签名附加到数字证书上，变成一个 签过名的数字证书
- 将签过名的数字证书与 Issuer 的公钥，一同发给证书使用者（注意，将公钥主动发给使用者是一个形象的说法，只是为了表达使用者最终获取到了 Issuer 的公钥）
验证证书的过程
- 证书使用者获通过某种途径（如浏览器访问）获取到该数字证书，解压后分别获得 证书元数据 和 数字签名
- 使用同样的Hash算法计算证书元数据的 数字摘要
- 使用 Issuer 的公钥 对数字签名进行解密，得到 解密后的数字摘要
- 对比 2 和 3 两个步骤得到的数字摘要值，如果相同，则说明这个数字证书确实是被 Issuer 验证过合法证书，证书中的信息（最主要的是 Owner 的公钥）是可信的
上述是对数字证书的签名和验证过程，对普通数据的数字签名和验证也是利用了同样的方法。
我们再来总结一下“签发证书”与“验证证书”两个过程，Issuer（CA）使用 Issuer 的私钥 对签发的证书进行数字签名，证书使用者使用 Issuser 的公钥 对证书进行校验，如果校验通过，说明该证书可信。
由此看出，校验的关键是 Issuer 的公钥，使用者获取不到 Issuer 的私钥，只能获取到 Issuer 的公钥，如果 Issuer 是一个坏家伙，谁来证明 Issuer 的身份 是可信的？
这就涉及到一个信任链条了，也是这篇笔记本身要讲述的事情，证书链。
二、什么是证书链？
有两种类型的证书机构（CA） ：根CA和中间CA。为了使SSL证书受信任，该证书必须由正在连接的设备的受信任存储区中包括的CA颁发。
如果证书不是由受信任的CA颁发的，则连接设备（例如Web浏览器）将检查以查看颁发CA的证书是否由受信任的CA颁发。它会继续检查，直到找到受信任的CA（此时将建立受信任的安全连接），或者找不到受信任的CA（此时设备通常将显示错误）。
从根证书到最终用户证书的SSL证书列表代表SSL证书链。
下面以百度为例，在浏览器上访问 “www.baidu.com” 域名，地址连左侧有一个小锁的标志，点击就能查看百度的数字证书，如下图所示（使用的是Edge浏览器）
百度数字证书
在图片的顶部，我们看到这样一个层次关系：
GlobalSign Root CA -> GlobalSign Organization Validation CA -> baidu.com
这个层次可以抽象为三个级别：
- end-user：即 baidu.com，该证书包含百度的公钥，访问者就是使用该公钥将数据加密后再传输给百度，即在 HTTPS 中使用的证书
- intermediates：即上文提到的 签发人 Issuer，用来认证公钥持有者身份的证书，负责确认 HTTPS 使用的 end-user 证书确实是来源于百度。这类 intermediates 证书可以有很多级，也就是说 签发人 Issuer 可能会有有很多级
- root：可以理解为 最高级别的签发人 Issuer，负责认证 intermediates 身份的合法性
这其实代表了一个信任链条，最终的目的就是为了保证 end-user 证书是可信的，该证书的公钥也就是可信的。
证书链
结合实际的使用场景对证书链进行一个归纳：
- 为了获取 end-user 的公钥，需要获取 end-user 的证书，因为公钥就保存在该证书中
- 为了证明获取到的 end-user 证书是可信的，就要看该证书是否被 intermediate 权威机构认证，等价于是否有权威机构的数字签名
- 有了权威机构的数字签名，而权威机构就是可信的吗？需要继续往上验证，即查看是否存在上一级权威认证机构的数字签名
- 信任链条的最终是Root CA，他采用自签名，对他的签名只能无条件的信任
证书链逐级认证
说到无条件信任，也不用奇怪，尤瓦尔赫拉里在《人类简史》中已经阐述过，基于虚构故事所建立的信任，最终将人类待到了今天。
还有一个小问题，Root 根证书从何而来呢？除了自行下载安装之外，浏览器、操作系统等都会内置一些 Root 根证书，称之为 Rrusted Root Certificates。比如 Apple MacOS 官网就记录了操作系统中内置的可信任根证书列表。
macOS High Sierra 中可用的受信任根证书列表
参考：What is the SSL Certificate Chain?