So erhalten Websites SSL-Zertifikate

Das Zertifikatsvertrauenssystem ist hierarchisch aufgebaut. Root-CAs sind selbst signiert und in Betriebssystemen und Browsern hinterlegt. Intermediate-CAs werden von Root-CAs signiert und stellen die eigentlichen Zertifikate aus.

Durch diese zweistufige Struktur bleiben die privaten Schlüssel der Root-CAs offline und physisch isoliert. Wird eine Intermediate-CA kompromittiert, können ihre Zertifikate widerrufen werden, ohne die Vertrauensanker der Root-CAs ändern zu müssen.

Für den Erhalt eines DV-Zertifikats muss der Antragsteller die Kontrolle über die Domain nachweisen. Es gibt drei standardisierte ACME-Challenges: die DNS-Challenge (Hinzufügen eines TXT-Eintrags im DNS der Domain), die HTTP-Challenge (Ablegen einer bestimmten Datei unter einer bestimmten URL) und die TLS-ALPN-Challenge (Bereitstellen eines bestimmten Zertifikats während der TLS-Aushandlung).

Alle drei Methoden bestätigen, dass der Antragsteller entweder das DNS der Domain oder den Webserver unter dieser Domain kontrolliert. Dadurch wird verhindert, dass jemand ein Zertifikat für eine Domain erhält, die er nicht kontrolliert.

ACME (Automatic Certificate Management Environment, RFC 8555) ist das von Let's Encrypt verwendete und von den meisten modernen CAs unterstützte Protokoll. Es automatisiert den gesamten Lebenszyklus eines Zertifikats: Challenge, Validierung, Ausstellung und Erneuerung.

Mit ACME können Webserver Zertifikate ohne menschliches Eingreifen automatisch erhalten und erneuern. Certbot, acme.sh und die meisten Webserver verfügen über integrierte ACME-Clients, wodurch die Zertifikatsverwaltung nahezu wartungsfrei wird.

Eine Certificate Signing Request (CSR) ist ein Datenblock, der den öffentlichen Schlüssel des Antragstellers und Informationen über die betreffende Entität enthält (Domainname, Organisation, Land). Die CSR wird mit dem zugehörigen privaten Schlüssel signiert, um den Besitz des Schlüssels nachzuweisen.

Die CA validiert die CSR, überprüft den Nachweis der Domainkontrolle und stellt ein Zertifikat aus, das den öffentlichen Schlüssel aus der CSR an den validierten Domainnamen bindet. Der private Schlüssel verlässt den Server niemals.

Ein X.509-Zertifikat enthält: Subject (die zu zertifizierende Identität), Subject Alternative Names (SANs, zusätzliche Domainnamen), Issuer (die CA, die das Zertifikat signiert hat), den Gültigkeitszeitraum (Not Before und Not After), den öffentlichen Schlüssel und den Algorithmus sowie die digitale Signatur der CA.

Moderne Zertifikate verwenden für Domainnamen SANs anstelle des älteren Felds Common Name. Im SAN-Feld eines Zertifikats können mehrere Domains aufgeführt werden, sodass ein Zertifikat mehrere verwandte Domains abdecken kann.

Let's Encrypt, 2016 von der Internet Security Research Group gegründet, stellt kostenlose DV-Zertifikate mithilfe vollständig automatisierter ACME-Challenges aus. Die Organisation hat mehr als drei Milliarden Zertifikate ausgestellt und damit die Verbreitung von HTTPS erheblich beschleunigt.

Zertifikate von Let's Encrypt sind 90 Tage gültig (also kürzer als Zertifikate kommerzieller CAs) und müssen regelmäßig erneuert werden. Die kurze Gültigkeitsdauer ist beabsichtigt: Sie begrenzt die Auswirkungen einer Kompromittierung und fördert die Automatisierung.

Kommerzielle CAs wie DigiCert, Sectigo und GlobalSign verlangen Gebühren für Zertifikate, bieten dafür aber zusätzliche Leistungen: OV- und EV-Validierung (einschließlich der Überprüfung der Organisationsidentität), mehrjährige Zertifikate, Garantieleistungen bei fehlerhafter Ausstellung und Kundensupport.

Für Organisationen, die OV- oder EV-Zertifikate benötigen, längere Gültigkeitszeiträume voraussetzen oder kommerzielle Garantien und SLAs benötigen, bieten kommerzielle CAs einen Mehrwert, den kostenlose Anbieter von DV-Zertifikaten nicht bieten.

Ein Wildcard-Zertifikat deckt eine Domain und alle ihre direkten Subdomains ab. Ein Zertifikat für *.example.com deckt mail.example.com, www.example.com und api.example.com ab, aber nicht sub.mail.example.com.

Wildcard-Zertifikate sind für Organisationen mit vielen Subdomains praktisch. Allerdings schützt derselbe private Schlüssel alle Subdomains. Wird ein Server kompromittiert, ist daher das Zertifikat für alle abgedeckten Subdomains gefährdet.

Ein Subject-Alternative-Names-Zertifikat (SAN-Zertifikat), auch als Multi-Domain- oder UCC-Zertifikat bezeichnet, führt mehrere Domainnamen ausdrücklich auf. Im Gegensatz zu Wildcards deckt es bestimmte benannte Domains ab und kein Namensmuster.

SAN-Zertifikate werden häufig für zusammengehörige Angebote verwendet: Ein Zertifikat könnte example.com, www.example.com, app.example.com und example.io abdecken. Jede Domain muss separat validiert werden, aber ein einziges Zertifikat deckt sie alle ab.

Beim Certificate Pinning wird ein Client angewiesen, für eine bestimmte Domain nur bestimmte Zertifikate oder öffentliche Schlüssel zu akzeptieren und ihm unbekannte, von einer CA signierte Zertifikate zu ignorieren. Dadurch werden Angriffe mit von betrügerischen CAs ausgestellten Zertifikaten verhindert.

HTTP Public Key Pinning (HPKP) war ein Browsermechanismus für Certificate Pinning. Er wurde bis 2019 eingestellt und aus den Browsern entfernt, weil eine Fehlkonfiguration Nutzer dauerhaft von einer Website aussperren konnte. Certificate Transparency ist heute der bevorzugte Mechanismus, um Zertifikatsmissbrauch zu erkennen.

Wenn ein Zertifikat kompromittiert wurde, kann die CA es vor Ablauf seiner Gültigkeit widerrufen. Die Certificate Revocation List (CRL) ist eine Liste der Seriennummern widerrufener Zertifikate, die Clients herunterladen und prüfen können.

OCSP (Online Certificate Status Protocol) ermöglicht die Prüfung des Widerrufsstatus einzelner Zertifikate in Echtzeit. OCSP Stapling verbessert Datenschutz und Leistung: Der Server ruft eine signierte OCSP-Antwort vorab ab und fügt sie in den TLS-Handshake ein, sodass der Browser die CA nicht kontaktieren muss.

Testen Sie Ihr Wissen über die verschiedenen Arten der Zertifikatsvalidierung.

Zertifikate werden über eine CA-Hierarchie ausgestellt: Root-CAs signieren Intermediate-CAs, die wiederum End-Entity-Zertifikate ausstellen. DV-Zertifikate überprüfen nur die Domainkontrolle; OV und EV überprüfen die Identität der Organisation.

ACME automatisiert die Ausstellung und Erneuerung von Zertifikaten. Let's Encrypt stellt kostenlose DV-Zertifikate mit einer Gültigkeit von 90 Tagen aus. Wildcard-Zertifikate decken alle direkten Subdomains ab. Certificate-Transparency-Logs liefern überprüfbare Aufzeichnungen aller ausgestellten Zertifikate.