pkcs #11

在密碼系統中，PKCS#11是公鑰加密標準（PKCS, Public-Key Cryptography Standards）中的一份子 ，由RSA實驗室(RSA Laboratories)發佈[1]，它為加密令牌定義了一組平台無關的API ，如硬件安全模塊和智能卡。

由於沒有一個真正的標準加密令牌，這個API已經發展成為一個通用的加密令牌的抽象層。 PKCS#11 API定義最常用的加密對象類型（ RSA密鑰，X.509證書，DES /三重DES密鑰等）和所有需要使用的功能，創建/生成，修改和刪除這些對象。注意：pkcs#11只提供了接口的定義， 不包括接口的實現，一般接口的實現是由設備提供商提供的，如usbkey的生產廠商會提供 符合PKCS#11接口標準的API的實現。這樣你只要通過接口調用API函數即可實現其功能。 ^[1] 

本標準為那些保存密碼信息，執行密碼函數的設備確定一種程序設計接口（API），該接口稱做Cryptoki。Cryptoki發“Crypto-Key”音，是cryptographic token interface （密碼令牌接口）的縮寫，它遵循一種基於對象的簡單方法，提出技術獨立性（各種各樣的設備）和資源共享（多個應用程序訪問多個設備）的目標，把設備的一種通用的邏輯視圖，即密碼令牌，提供給應用程序。 ^[2] 

本文檔通過使用ANSI C程序語言確定適用於需要密碼服務的應用程序的數據類型和函數。這些數據類型和函數將由Cryptoki庫的供應者通過C字頭文檔提供。Cryptoki的通用ANSI C字頭文件可在PKCS網頁上得到。該文檔和Crypto的最新勘誤表都可在同一地方得到。

附加文檔可提供一個通用的語言獨立的Cryptoki界面和/或Cryptoki與其它程序設計語言間的聯編。

Cryptoki 把應用從密碼設備的詳細資料中隔離出來。應用程序不必轉換成另一種不同設備的接口或在不同環境下運行，因此，應用程序是很輕便的。Cryptoki怎樣提供這種隔離超出了本文檔的描述範圍，儘管在這裏和可能在其他文檔中找到某些支持多種設備的協定。

本版本支持許多密碼機制。除此之外，新機制能在不改變通用界面的情況下添加進來。可能其它的機制會在不同的文檔中發表，也有可能令牌的提供者確定他們自己的機制（即使由於相互合作、通過PKCS處理的註冊更可取的緣故）。

Cryptoki 2.1版本用來連接單個用户的密碼設備，所以省略了某些通用目的界面中的特點。例如，Cryptoki 2.1 版本沒有區別眾多用户的方式。重點在單個用户的密鑰以及可能與這些密鑰相關的證書。況且，重點在加密上。當設備執行有用的非加密函數時，這些函數放到了其它界面上。

PKCS#11主要是應用於智能卡和HSM 。大多數商業證書頒發機構軟件使用PKCS#11訪問CA的簽名密鑰或註冊用户證書。跨平台的軟件需要使用的PKCS #11的智能卡，如Mozilla Firefox和OpenSSL （擴展使用） PKCS#11 。為微軟Windows編寫的軟件或許會用特定平台的MS-CAPI API來取代

Cryptoki 為一個或多個密碼設備提供一個接口，這些設備通過大量的槽在系統中運行。每個對應於一個物理閲讀器或另一個設備接口的槽可包含一個令牌。當一台密碼設備存在於閲讀器中，一個令牌就存在於該槽中。當然，由於Cryptoki提供槽和令牌的邏輯視圖，所以可能有其它的物理譯碼。多個槽可能共享一個閲讀器。問題在於一個系統有相當多的槽，應用程序能連接到這些槽的其中任何一個或全部槽的令牌上。

密碼設備可以按照某一命令集執行某些密碼操作，這些命令通常要經過標準設備驅動程序，例如PCMCIA卡服務程序或槽服務程序。Cryptoki使每個密碼設備看起來邏輯上很象其它設備，而不管什麼技術實現的。因此，應用程序不必直接與設備驅動器接口（或甚至不必知道包括那些設備）；Cryptoki 隱藏了這些細節。的確，基礎設備完全能用軟件來實現，（例如，在一個服務器上運行的處理程序），不須專用硬件。

Cryptoki 或許可以作為支持接口功能的庫來實現，而應用程序則與該庫連接。應用程序可以直接與Cryptoki 連接，或者，Cryptoki 是一個所謂的“共享”庫（或動態連接庫），在這種情況下，應用程序動態地連接庫。用Microsoft Windows和OS/2操作系統可以比較容易地生成數據庫，並且在UNIX和DOS中也可相對容易地生成“共享”庫。

由於新庫可以使用，所以動態方法有許多優點；但從安全的角度來説，也有一些缺點。要特別指出的是，如果庫能較容易地被替換，攻擊者有可能用惡意製造的假庫取而代之，以截取用户的PIN。即使編碼簽名技術能防止許多動態連接的安全危險，從安全角度來説，一般採用直接連接。總之，應用程序和Cryptoki 庫之間的程序設計接口是相同的。

設備的種類和所支持的能力的種類將取決於專用Cryptoki 庫。本標準只定義庫的接口，不定義庫的特徵。要特別指出的是，並不是所有的庫支持這個接口（因為不是所有的令牌支持所有的機制）中定義的機制（算法）。並且庫也許只支持可使用的所有密碼設備的一個子集。（當然，可以預料更多更好的設備種類將被開發，以支持多種令牌，而不是單個供應商提供的令牌。）只要開發出應用程序，就會形成Cryptoki 的接口、標準數據庫和令牌“輪廓”（profile）。

該密鑰管理互操作協議（KMIP）定義了具有類似的功能的PKCS#11 API一個有線協議。這兩個標準最初是獨立開發的，但現在由OASIS技術委員會管理。PKCS#11和KMIP委員會的明確目標是在切實可行的情況下對準標準。例如，PKCS#11敏感和可提取屬性正在添加到KMIP 1.4版本中。兩個技術委員會成員之間有相當大的重疊。