要使数字证书有用，它的结构必须采用一种可理解且可靠的形式，以便人们可以轻松地检索并理解证书内的信息。例如护照采用这样一种结构：人们可以轻松地理解以前从未见过的那一类护照中的信息。同样，只要数字证书是标准化的，则无论颁发该证书的是哪个机构，人们都可以阅读并理解该证书。　

　　S/MIME标准规定：用于S/MIME的数字证书应遵守国际电信同盟（ITU）X.509标准。S/MIME版本3明确要求数字证书应遵循X.509的第3版。由于S/MIME依赖于已建立的数字证书结构公认标准，因此S/MIME标准建立在该标准的发展之上，从而提高了它的认可度。

　　X.509标准规定数字证书应包含标准化信息。具体地说，X.509版本3证书包含下列字段：

　　版本号：证书所遵循的X.509标准的版本。

　　序列号：唯一标识证书且由证书颁发机构颁发的编号。

　　证书算法标识：证书颁发机构用来对数字证书进行签名的特定公钥算法的名称。

　　颁发者名称：实际颁发该证书的证书颁发机构的标识。

　　有效期：数字证书保持有效的时间段，并包含起始日期和过期日期。

　　使用者名称：数字证书所有者的姓名。

　　使用者公钥信息：与数字证书所有者关联的公钥以及与该公钥关联的特定公钥算法。

　　颁发者唯一标识符：可以用来唯一标识数字证书颁发者的信息。

　　使用者唯一标识符：可以用来唯一标识数字证书所有者的信息。

　　扩充信息：与证书的使用和处理有关的其他信息。

　　证书颁发机构的数字签名：使用证书算法标识符字段中指定的算法以及证书颁发机构的私钥进行的实际数字签名。

　　由于S/MIME需要X.509 v3证书，因此该信息还描述了S/MIME对其特定证书所使用的特征。　　

重要提示：
X.509 v3标准是统管数字证书的标准。它没有为特定于S/MIME的证书提供标准。有关特定于S/MIME的数字证书的信息在S/MIME RFC中说明。

　　虽然数字证书是电子的，但请记住，由于数字证书是标准化的，因此可以用在大量设备上，而不仅仅是个人计算机上。数字证书可以用在手持设备、手机和便携式卡（称为智能卡）上。智能卡可以用在各种不同的设备上，并且在某些方面，很适合用于数字证书。智能卡使得数字证书可以像传统的驾驶员执照或护照一样便于携带，便于使用。

　　对于S/MIME的成功，通过S/MIME RFC和X.509版本3标准实现的S/MIME证书标准化是一个关键要素，因为它使得任何遵守该标准的应用程序都能理解数字证书。

数字证书和公钥基础结构

　　公钥加密的优势之一是，由于用一个密钥对取代了大量的对称密钥，因此减少了密钥管理的工作量。数字证书进一步增强了这一优势，它解决了公钥的分发和管理问题。但是，数字证书无法进行自我管理。由于数字证书广为分发的特点，因此设计这些证书的管理方案时，必须考虑到数字证书的分发性这一特点。数字证书需要一种有效的基础结构，以便在证书的使用环境中管理证书。公钥基础结构（PKI）与数字证书是不可分割的。PKI负责颁发证书，它通过目录确保这些证书的分发，并验证证书。PKI负责基础工作，其中包括支持数字证书，并使它们可以提供S/MIME等服务所依赖的功能。

　　由于PKI的规模大，而且很复杂，因此超过了本书所讲述的范围。这里所提供的信息着重讲述PKI和数字签名如何配合工作，以实现邮件安全性。有许多很优秀的资源讲述了PKI。您可以从PKI供应商的文档以及其他专门涉及PKI的信息源中获取有关PKI的详细信息。

PKI如何实现邮件安全性

　　PKI通过颁发证书，并使证书可以通过目录进行访问，来提供使数字证书得以使用的方式。PKI 还通过验证证书的真实性、证书的有效性并因此而验证证书的可信性来验证数字证书。这些服务对于数字证书非常关键，因为数字证书使用第三方证书颁发机构，从而依赖于分布式模型。

　　颁发数字证书并将其发布到目录中的特定方式取决于特定的PKI产品及其实现方法。通常，PKI会颁发数字证书，并将有关这些证书的信息发布到目录中，以便其他应用程序可以从目录中访问该信息。其中的部分信息用于验证数字证书。如了解公钥加密中的“使用公钥加密实现邮件的安全性”中所讨论，邮件安全操作需要访问发件人和收件人双方的公钥。由于数字证书提供此信息，因此访问用户的数字证书对于邮件安全系统而言至关重要。通过提供数字证书的可访问性，PKI 利用了公钥加密在简化密钥管理（无需手动交换密钥）方面所具有的优势。PKI 通过目录来使数字证书可用，以便应用程序可以在需要时检索数字证书。

　　若要了解PKI如何验证证书，请记住证书颁发机构在颁发数字证书方面的角色。如本主题前面的“了解数字证书与公钥加密”中所讨论，证书颁发机构担保标识的有效性，并通过使用其公钥对数字证书进行签名来说明这一点。检查证书的真实性意味着必须验证证书颁发机构的数字签名。PKI通过为验证证书颁发机构的签名提供手段来验证证书。如无法验证签名，则可以将证书视为不可信。

　　如本主题开头所述，任何安全方法都不是十全十美的。数字证书的安全性可能被破坏，这通常发生在私钥丢失的情况。要使数字证书可信，必须存在一种在数字证书过期前将其取消或“吊销”的方法，就好像可以取消被盗的信用卡。证书吊销是PKI用来支持数字证书的另一关键服务，也是数字证书验证过程的另一部分。

　　由于PKI确保数字证书可信，因此PKI是数字证书不可或缺的一个部分。如果没有PKI，您将无法使用数字证书。但是，从邮件安全性的角度来看，所有PKI都提供这些基础服务以支持数字证书。具体的PKI之间的差异与实现和设计有关，并与每一个PKI部署的具体情况有关。

使用数字证书实现邮件安全性

　　了解数字证书以及它如何支持公钥加密后，下一步便是将该信息应用于邮件安全领域。下一部分向您介绍数字证书如何为核心安全服务（包括数字签名和邮件加密）提供支持。

如何将数字证书用于数字签名

　　如了解公钥加密中的“公钥加密和数字签名”中所讨论，公钥与用户私钥的关系使得收件人可以识别并验证发件人的邮件。数字证书通过提供可靠的公钥分发和访问方式来提供对公钥加密的支持。发件人对邮件进行签名时，将提供与数字证书上可用的公钥关联的私钥。反过来，当收件人验证邮件上的数字签名时，将从发件人的数字证书中获取公钥以执行验证。下图显示在添加了数字证书的支持元素的情况下进行签名的顺序。

1. 捕获邮件。
   
2. 计算邮件的哈希值。
   
3. 从发件人的数字证书中检索发件人的私钥。
   
4. 使用发件人的私钥加密哈希值。
   
5. 将加密的哈希值作为数字签名附加到邮件中。
   
6. 发送邮件。
   

　　下图显示在添加了数字证书的支持元素的情况下进行验证的顺序。

如何将数字证书用于邮件加密

　　就像数字证书通过使公钥可用于验证过程来支持数字签名一样，数字证书还通过使公钥可用于加密过程，来支持邮件加密。如了解公钥加密中的“公钥加密和邮件加密”中所讨论，发件人可以访问收件人的公钥，这使得发件人可以加密邮件，从而确保只有收件人能够解密该邮件。这一次，使加密成为可能的是收件人的数字证书。与数字签名一样，数字证书中的公钥使得此操作成为可能。下图显示在具有数字证书的支持元素的情况下进行加密的顺序。

1. 捕获邮件。
   
2. 从收件人的数字证书中检索公钥。
   
3. 生成一次性对称会话密钥。
   
4. 使用会话密钥对邮件执行加密操作。
   
5. 使用收件人的公钥加密会话密钥。
   
6. 将加密的会话密钥包含在加密的邮件中。
   
7. 发送邮件。
   

　　下图显示在添加了数字证书的支持元素的情况下进行解密的顺序。

如何将数字证书用于数字签名和邮件加密

　　数字签名和邮件加密互为补充。下图显示在添加了数字签名的支持元素的情况下进行签名和加密的顺序。

1. 捕获邮件。
   
2. 计算邮件的哈希值。
   
3. 从发件人的数字证书中检索发件人的私钥。
   
4. 从收件人的数字证书中检索收件人的公钥。
   
5. 使用发件人的私钥加密哈希值。
   
6. 将加密的哈希值作为数字签名附加到邮件中。
   
7. 生成一次性对称会话密钥。
   
8. 使用会话密钥对邮件执行加密操作。
   
9. 使用收件人的公钥加密会话密钥。
   
10. 将加密的会话密钥包含在加密的邮件中。
    
11. 发送邮件。
    

　　下图显示在添加了公钥加密的支持元素的情况下对数字签名进行解密和验证的顺序。