Die Kombination von symmetrischen und asymmetrischen Verschlüsselungsverfahren erlaubt es, auch über zunächst ungesicherte Verbindungen eine sichere Datenkommunikation aufzubauen. Dabei wurde bisher der Aspekt der Authentizität nicht beleuchtet: Woher weiß Alice, dass der verwendete Public Key auch tatsächlich von Bob stammt? Die Verwendung von Public-Keys hängt also vom Vertrauen an die Authentizität der Kommunikationspartner ab.
Um dieses Vertrauen zu sichern, können die verwendeten Schlüsselpaare der asymmetrischen Verschlüsselung von öffentlich anerkannten, vertrauenswürdigen Stellen bestätigt werden. So ist z. B. in Deutschland die Bundesnetzagentur für Elektrizität, Gas, Telekommunikation, Post und Eisenbahnen die oberste vertrauenswürdige Instanz bei der Bestätigung von digitalen Schlüsseln. Diese wiederum vergibt Akkreditierungen an geeignete Dienstleister, die ebenfalls als vertrauenswürdig angesehen werden.
Die Aufgabe dieser Stellen ist es, einen Public Key genau einer Person oder Organisation zuzuordnen. Diese Zuordnung wird in einem bestimmten Dokument – einem Zertifikat – festgehalten und öffentlich bekannt gemacht. Diese Anbieter werden daher auch als Zertifizierungsstellen bezeichnet, im Englischen als „Certification Authority“ oder kurz CA bezeichnet. Die oberste Zertifizierungsstelle gilt als die Stamm oder Wurzel-CA bzw. Root-CA.
An eine solche CA kann sich Bob nun wenden, wenn er seinen Public Key für seine eigene Person zertifizieren lassen möchte. Dazu reicht er seinen Public Key bei der CA ein, die die Zugehörigkeit des Schlüssels zu Bob bestätigt.
Die CA stellt über diese Bestätigung ein Zertifikat aus, das neben dem Public Key von Bob auch weitere Angaben u.a. über seine Identität enthält.
Das Zertifikat selbst wird von der CA wiederum signiert, damit auch die Bestätigung nicht angezweifelt werden kann. Da das Zertifikat nur aus einer kleinen Datenmenge besteht, kann dazu ein asymmetrisches Verfahren verwendet werden. Bei der Signatur wird das asymmetrische Verfahren jedoch in umgekehrter Richtung eingesetzt:
- Auch die CA verfügt über ein Schlüsselpaar aus Private und Public Key. Als vertrauenswürdige Stelle kann ihr eigenes Schlüsselpaar als zuverlässig angesehen werden.
- Die CA berechnet einen Hash-Wert über das Zertifikat, verschlüsselt diesen und signiert damit das Zertifikat von Bob. Dadurch wird die Zuordnung von Bobs Public Key zu seiner Identität bestätigt. Dieser Vorgang verhält sich genau umgekehrt wie bei der normalen asymmetrischen Verschlüsselung. Hier hat die Verschlüsselung aber nicht die Aufgabe, die Daten vor Unbefugten zu sichern, sondern die Signatur der CA zu bestätigen.
- Jeder Teilnehmer einer Datenkommunikation weltweit ist nun mit dem Public Key der CA in der Lage, das so signierte Zertifikat zu überprüfen. Nur die CA kann mit ihrem eigenen Private Key Signaturen erzeugen, die mit dem Public Key der CA wieder entschlüsselt werden können. Durch diese Signatur ist sichergestellt, dass das Zertifikat tatsächlich von der ausstellenden CA stammt.