前言：该篇说明：请见 说明 —— 浏览器工作原理与实践 目录
在《36 | HTTPS：让数据传输更安全》一文中介绍过：
- HTTPS 使用了对称和非对称的混合加密方式，这解决了数据传输安全的问题；
- HTTPS 引入了中间机构 CA，CA 通过给服务器颁发数字证书，解决了浏览器对服务器的信任问题；
- 服务器向 CA 机构申请证书的流程；
- 浏览器验证服务器数字证书的流程。
不过由于篇幅限制，关于 “浏览器如何验证数据证书” 的这个问题并没有展开介绍。那么今天就聊聊这个问题。了解了这个问题，可以方便我们把完整的 HTTPS 流程给串起来，无论对于理解 HTTPS 的底层技术还是理解业务都是非常有帮助的。
因为本文是 36 讲的延伸，所以在分析之前，还是有必要回顾下 数字证书申请流程和浏览器验证证书的流程，最好也去回顾下第 36 讲。
数字证书申请流程
先来回顾下数字证书的申请流程，比如极客时间向一个 CA 机构申请数字证书，流程是什么样的呢？
首先极客时间填写了一张含有自己身份信息的表单，身份信息包括了自己公钥、站点资料、公司资料等信息，然后将其提交给 CA 机构；CA 机构会审核表单中内容的真实性；审核通过后，CA 机构会拿出自己的私钥，对表单的内容进行一连串操作，包括了对明文资料进行 Hash 计算得出信息摘要，利用 CA 的私钥加密信息摘要得出数字签名，最后将数字签名也写在表单上，并将其返还给极客时间，这样就完成了一次数字证书的申请操作。大致流程如下：
数字证书申请过程
浏览器验证证书的流程
现在极客时间的官网有了 CA 机构签发的数字证书，那接下来就可以将数字证书应用在 HTTPS 中了。
在浏览器和服务器建立 HTTPS 链接的过程中，浏览器首先会向服务器请求数字证书，之后浏览器要做的第一件事就是验证数字证书。那么这里所说的 “验证”，它到底是在验证什么么？
具体地讲，浏览器需要验证证书的有效期、证书是否被 CA 吊销、证书是否是合法的 CA 机构颁发的。
数字证书和身份证一样也是有时间期限的，所以第一部分就是验证证书的有效期，这部分比较简单，因为证书里面就含有证书的有效期，所以浏览器只需要判断当前时间是否在证书的有效期范围内即可。
有时候有些数字证书被CA 吊销了，吊销之后的证书是无法使用的，所以第二部分就是验证数字证书是否被吊销了。通常有两种方式，一种是下载吊销证书列表 - CRL（Certificate Revocation Lists），第二种是在线验证方式 - OCSP（Online Certificate Status Protocol），它们各有优缺点，在这里就不展开介绍了。
最后，还要验证极客时间的数字证书是否是 CA 机构颁发的。验证的流程非常简单：
- 首先，浏览器利用证书的原始信息计算出信息摘要；
- 然后，利用 CA 的公钥 来解密数字证书中的数字签名，解密出来的数据也是信息摘要；
- 最后，判断这两个信息摘要是否相等就可以了。
通过这种方式就验证了数字证书是否是由 CA 机构所签发的，不过这种方式又带来了一个新的疑问：浏览器是怎么获取到 CA 公钥的？
浏览器是怎么获取到 CA 公钥的？
通常，当部署 HTTP 服务器的时候，除了部署当前的数字证书之外，还需要部署 CA 机构的数字证书，CA 机构的数字证书包括了 CA 的公钥，以及 CA 机构的一些基础信息。
因此，极客时间服务器就有了两个数字证书：
- 给极客时间域名的数字证书；
- 给极客时间签名的 CA 机构的数字证书。
然后在建立 HTTPS 链接时，服务器会将这两个证书一同发送给浏览器，于是浏览器就可以获取到 CA 的公钥了。
如果有些服务器没有部署 CA 的数字证书，那么浏览器还可以通过网络去下载 CA 证书，不过这种方式多了一次证书下载操作，会拖慢首次打开页面的请求速度，一般不推荐使用。
现在浏览器就有了极客时间的证书 和 CA 的证书，完整的验证流程如下图：
CA 证书
有了 CA 的数字证书，也就可以获取得 CA 的公钥来验证极客时间数字证书的可靠性了。
解决了获取 CA 公钥的问题，新的问题又来了，如果这个证书是一个恶意的 CA 机构颁发的怎么办？所以还需要浏览器证明这个 CA 机构是个合法的机构。
证明 CA 机构的合法性
这里并没有一个非常好的方法来证明 CA 的合法性，妥协的方案是，直接在操作系统中内置这些 CA 机构的数字证书，如下图：
操作系统内部内置 CA 数字证书
我们将所有 CA 机构的数字证书都内置在操作系统中，这样当需要使用某 CA 机构的公钥时，只需要依据 CA 机构名称，就能查询到对应的数字证书了，然后再从数字证书中取出公钥。
可以看到这里有一个假设条件，浏览器默认信任操作系统内置的证书为合法证书，虽然这种方式不完美，但是却是最实用的一个。
不过这种方式依然存在问题，因为在实际情况下，CA 机构众多，因此操作系统不可能将每家 CA 的数字证书都内置进操作系统。
数字证书链
于是人们又想出一个折中的方案，将颁发证书的机构划分为两种类型，根 CA（Root CAs）和 中间 CA （Intermediates CAs）， 通常申请者都是向中间 CA 去申请证书的，而 根 CA 作用就是给中间 CA 做认证，一个 根 CA 会认证很多中间的 CA，而这些中间CA 又可以去认证其他的中间 CA。
因此，每个根 CA 机构都维护了一个树状结构，一个根CA下面包含多个中间CA，而中间CA又可以包含多个中间CA。这样就形成了一个证书链，你可以沿着证书链从用户证书追溯到根证书。
比如在 Chrome 上打开极客时间的官网，然后点击地址栏前面的那把小锁，就可以看到 *.geekbang.org 的证书是由中间CA GeoTrust RSA CA2018 颁发的，而中间 CA GeoTrust RSA CA2018 又是由根 CA DigiCert Global Root CA 颁发的，所以这个证书链就是：*.geekbang.org -> GeoTrust RSA CA2018 -> DigiCert Global Root CA。参考下图：
数字证书链
因此浏览器验证极客时间的证书时，会先验证 *.geekbang.org 的证书，如果合法，再验证中间 CA 的证书，如果中间 CA 也是合法的，那么浏览器会继续验证这个中间 CA 的根证书。
到了这里依然存在一个问题：浏览器怎么证明根证书是合法的？
如何验证根证书的合法性
其实浏览器的判断策略很简单，它只是简单地判断这个根证书在不在操作系统里面，如果在，那么浏览器就认为这个根证书是合法的，如果不在，那么就是非法的。
如果某个机构想要成为 根CA，并让它的根证书内置到操作系统中，那么这个机构首先要通过 WebTrust 国际安全审计认证。
什么是WebTrust 认证？
WebTrust 是由两大著名注册会计师协会 AICPA（美国注册会计师协会）和 CICA（加拿大注册会计师协会）共同制定的安全审计标准，主要对互联网服务商的系统及业务运作逻辑安全性、保密性等共计七项内容进行近乎严苛的审查和鉴证。只有通过 WebTrust 国际安全审计认证，根证书才能预装到主流的操作系统，并成为一个可信的认证机构。
目前通过 WebTrust 认证的根 CA 有 Comodo、geotrust、rapidssl、symantec、thawte、digicert等。也就是说，这些根CA 机构的根证书都内置在一个大操作系统中，只要能从数字证书链往上追溯到这几个根证书，浏览器就会认为使用者的证书是合法的。
总结
本文主要内容：
首先回顾了数字证书的申请流程，接着重点介绍了浏览器是如何验证数字证书的。
首先浏览器需要 CA 的数字证书才能验证极客时间的数字证书，接下来需要验证 CA 证书的合法性，最简单的方法是将 CA 证书内置在操作系统中。
不过 CA 机构非常多，内置每家的 证书到操作系统中是不现实的，于是采用了一个折中的策略，将颁发证书的机构划分为两种类型，根 CA（Root CAs）和中间 CA（Intermediates CAs）,通常申请者都是向中间 CA 去申请证书的，而根CA 作用就是给 中间 CA 做认证，一个根 CA 会认证很多中间的 CA，而这些中间 CA 又可以去认证其他的中间 CA 。
于是又引出了数字证书链，浏览器先利用中间 CA 的数字证书来验证用户证书，再利用根证书来验证中间 CA 证书的合法性，最后，浏览器会默认相信内置在系统中的根证书。不过要想在操作系统内部内置根证书却并不容易，这需要通过 WebTrust 认证，这个认证审核非常严格。
通过分析这个流程可以发现，浏览器默认信任操作系统内置的根证书，这也会带来一个问题，如果黑客入侵了你的电脑，那么黑客就有可能往你系统中添加恶意根数字证书，那么当你访问黑客站点的时候，浏览器甚至有可能会提示该站点是安全的。
因此，HTTPS并非是绝对安全的。
思考题
复述下浏览器是怎么验证数字证书的。