كيف تحصل مواقع الويب على شهادات SSL؟

يعتمد نظام الثقة في الشهادات على تسلسل هرمي. فجهات إصدار الشهادات الجذرية (Root CAs) موقّعة ذاتيًا ومضمّنة في أنظمة التشغيل والمتصفحات. أما جهات إصدار الشهادات الوسيطة (Intermediate CAs) فتوقّعها جهات الإصدار الجذرية وتتولى إصدار الشهادات فعليًا.

يحافظ هذا الهيكل ذو المستويين على بقاء المفاتيح الخاصة لجهات الإصدار الجذرية دون اتصال وخارج الشبكة تمامًا. وإذا تعرّضت جهة إصدار وسيطة للاختراق، يمكن إبطال شهاداتها من دون الحاجة إلى إجراء تغييرات على مراسي الثقة الخاصة بجهة الإصدار الجذرية.

للحصول على شهادة DV، يجب على مقدم الطلب إثبات التحكم في النطاق. وتوجد ثلاثة تحديات قياسية في ACME: تحدي DNS (إضافة سجل TXT إلى نظام DNS الخاص بالنطاق)، وتحدي HTTP (وضع ملف محدد في عنوان URL محدد)، وتحدي TLS-ALPN (تقديم شهادة محددة أثناء تفاوض TLS).

تؤكد الطرق الثلاث أن مقدم الطلب يتحكم إما في نظام DNS الخاص بالنطاق أو في خادم الويب الموجود على ذلك النطاق. ويمنع ذلك أي شخص من الحصول على شهادة لنطاق لا يتحكم فيه.

إن ACME (Automatic Certificate Management Environment, RFC 8555) هو البروتوكول الذي تستخدمه Let's Encrypt وتدعمه معظم جهات إصدار الشهادات الحديثة (CAs). وهو يؤتمت دورة حياة الشهادة بالكامل: التحدي، والتحقق، والإصدار، والتجديد.

يتيح ACME لخوادم الويب الحصول على الشهادات وتجديدها تلقائيًا من دون تدخل بشري. وتحتوي Certbot وacme.sh ومعظم خوادم الويب على عملاء ACME مضمّنين، مما يجعل إدارة الشهادات شبه خالية من الصيانة.

يُعد طلب توقيع الشهادة (CSR) كتلة من البيانات تحتوي على المفتاح العام لمقدم الطلب ومعلومات عن الكيان، مثل اسم النطاق والمؤسسة والبلد. ويُوقّع CSR باستخدام المفتاح الخاص المطابق لإثبات حيازة المفتاح.

تتحقق جهة إصدار الشهادات (CA) من CSR، وتتحقق من إثبات التحكم في النطاق، ثم تصدر شهادة تربط المفتاح العام الوارد في CSR باسم النطاق الذي تم التحقق منه. ولا يغادر المفتاح الخاص الخادم أبدًا.

تحتوي شهادة X.509 على ما يلي: Subject (الهوية التي يجري اعتمادها)، وSubject Alternative Names (SANs، وأسماء النطاقات الإضافية)، وIssuer (جهة إصدار الشهادة التي وقّعتها)، وفترة الصلاحية (Not Before وNot After)، والمفتاح العام والخوارزمية، والتوقيع الرقمي لجهة إصدار الشهادة.

تستخدم الشهادات الحديثة SANs بدلًا من الحقل الأقدم Common Name لأسماء النطاقات. ويمكن للشهادة إدراج عدة نطاقات في حقل SAN الخاص بها، مما يتيح لشهادة واحدة تغطية عدة نطاقات مترابطة.

تُصدر Let's Encrypt، التي أطلقتها Internet Security Research Group عام 2016، شهادات DV مجانية باستخدام تحديات ACME المؤتمتة بالكامل. وقد أصدرت أكثر من ثلاثة مليارات شهادة، مما سرّع اعتماد HTTPS بدرجة كبيرة.

تظل شهادات Let's Encrypt صالحة لمدة 90 يومًا، وهي مدة أقصر من مدة صلاحية شهادات جهات الإصدار التجارية، ويجب تجديدها بانتظام. وفترة الصلاحية القصيرة مقصودة؛ فهي تحد من فترة التعرض للخطر إذا تعرّضت الشهادة للاختراق، وتشجع على الأتمتة.

تتقاضى جهات إصدار الشهادات التجارية مثل DigiCert وSectigo وGlobalSign رسومًا مقابل الشهادات، لكنها تقدم خدمات إضافية، مثل التحقق من OV وEV (بما يشمل التحقق من هوية المؤسسة)، والشهادات متعددة السنوات، والتغطية بضمان ضد الإصدار الخاطئ، ودعم العملاء.

توفر جهات الإصدار التجارية قيمة للمؤسسات التي تحتاج إلى شهادات OV أو EV، أو تتطلب فترات صلاحية أطول، أو تحتاج إلى ضمانات تجارية واتفاقيات مستوى الخدمة (SLAs)، وهي قيمة لا يوفرها مقدمو شهادات DV المجانية.

تغطي الشهادة الشاملة نطاقًا وجميع نطاقاته الفرعية المباشرة. فالشهادة الخاصة بـ *.example.com تغطي mail.example.com وwww.example.com وapi.example.com، لكنها لا تغطي sub.mail.example.com.

تُعد الشهادات الشاملة ملائمة للمؤسسات التي لديها نطاقات فرعية عديدة. إلا أن المفتاح الخاص نفسه يحمي جميع النطاقات الفرعية، ولذلك فإن اختراق خادم واحد يعرّض الشهادة الخاصة بجميع النطاقات الفرعية المشمولة للخطر.

تسرد شهادة Subject Alternative Names (SAN)، التي تُسمى أيضًا شهادة متعددة النطاقات أو شهادة UCC، عدة أسماء نطاقات صراحةً. وعلى خلاف الشهادات الشاملة، فهي تغطي نطاقات محددة بالاسم بدلًا من تغطية نمط معين.

تُستخدم شهادات SAN عادةً للخصائص المترابطة؛ فقد تغطي الشهادة example.com وwww.example.com وapp.example.com وexample.io. ويتطلب كل نطاق تحققًا منفصلًا، لكن شهادة واحدة تغطيها جميعًا.

يوجّه تثبيت الشهادة العميل إلى قبول شهادات أو مفاتيح عامة محددة فقط لنطاق معين، مع تجاهل الشهادات الموقّعة من جهات إصدار الشهادات التي لا يتعرف عليها. ويمنع ذلك الهجمات التي تستخدم شهادات صادرة عن جهة إصدار مارقة.

كان HTTP Public Key Pinning (HPKP) آلية في المتصفحات لتثبيت الشهادات. وقد أُهمل وأُزيل من المتصفحات بحلول عام 2019، لأن سوء الإعداد كان يمكن أن يمنع المستخدمين نهائيًا من الوصول إلى موقع. وتُعد شفافية الشهادات الآن الآلية المفضلة لاكتشاف إساءة استخدام الشهادات.

عند اختراق شهادة، يمكن لجهة إصدار الشهادات إبطالها قبل انتهاء صلاحيتها. وقائمة إبطال الشهادات (CRL) هي قائمة بأرقام الشهادات التسلسلية التي أُبطلت، ويمكن للعملاء تنزيلها وفحصها.

يتيح OCSP (Online Certificate Status Protocol) إجراء عمليات تحقق فورية من إبطال كل شهادة على حدة. ويحسّن OCSP stapling الخصوصية والأداء؛ إذ يجلب الخادم استجابة OCSP موقّعة مسبقًا ويضمّنها في مصافحة TLS، فلا يحتاج المتصفح إلى الاتصال بجهة إصدار الشهادات.

تُصدر الشهادات عبر تسلسل هرمي لجهات إصدار الشهادات، حيث توقّع جهات الإصدار الجذرية جهات الإصدار الوسيطة التي تصدر بدورها شهادات الكيانات النهائية. تتحقق شهادات DV من التحكم في النطاق فقط، بينما تتحقق شهادتا OV وEV من هوية المؤسسة.

يؤتمت ACME إصدار الشهادات وتجديدها. وتصدر Let's Encrypt شهادات DV مجانية صالحة لمدة 90 يومًا. وتغطي الشهادات الشاملة جميع النطاقات الفرعية المباشرة. وتوفر سجلات شفافية الشهادات سجلات قابلة للتدقيق لجميع الشهادات الصادرة.