Cómo obtienen certificados SSL los sitios web

El sistema de confianza de los certificados es jerárquico. Las CA raíz están autofirmadas e integradas en los sistemas operativos y los navegadores. Las CA intermedias están firmadas por las CA raíz y realizan la emisión efectiva de certificados.

Esta estructura de dos niveles mantiene las claves privadas de las CA raíz fuera de línea y aisladas físicamente. Si una CA intermedia se ve comprometida, sus certificados pueden revocarse sin necesidad de modificar las anclas de confianza de las CA raíz.

Para obtener un certificado DV, el solicitante debe demostrar que controla el dominio. Existen tres desafíos ACME estándar: desafío DNS (añadir un registro TXT al DNS del dominio), desafío HTTP (colocar un archivo específico en una URL específica) y desafío TLS-ALPN (servir un certificado específico durante la negociación TLS).

Los tres métodos confirman que el solicitante controla el DNS del dominio o el servidor web de ese dominio. Esto impide que alguien obtenga un certificado para un dominio que no controla.

ACME (Automatic Certificate Management Environment, RFC 8555) es el protocolo que utilizan Let's Encrypt y la mayoría de las CA modernas. Automatiza todo el ciclo de vida del certificado: desafío, validación, emisión y renovación.

ACME permite que los servidores web obtengan y renueven certificados automáticamente, sin intervención humana. Certbot, acme.sh y la mayoría de los servidores web incorporan clientes ACME, lo que hace que la gestión de certificados requiera muy poco mantenimiento.

Una solicitud de firma de certificado (CSR) es un bloque de datos que contiene la clave pública del solicitante y la información sobre la entidad (nombre de dominio, organización y país). El CSR se firma con la clave privada correspondiente para demostrar que se posee dicha clave.

La CA valida el CSR, verifica la prueba de control del dominio y emite un certificado que vincula la clave pública del CSR con el nombre de dominio validado. La clave privada nunca sale del servidor.

Un certificado X.509 contiene: Subject (la identidad certificada), Subject Alternative Names (SAN, nombres de dominio adicionales), Issuer (la CA que lo firmó), Validity period (Not Before y Not After), Public Key y algoritmo, y la firma digital de la CA.

Los certificados modernos usan SANs en lugar del antiguo campo Common Name para los nombres de dominio. Un certificado puede incluir varios dominios en su campo SAN, lo que permite que un solo certificado cubra varios dominios relacionados.

Let's Encrypt, creada en 2016 por Internet Security Research Group, emite certificados DV gratuitos mediante desafíos ACME totalmente automatizados. Ha emitido más de tres mil millones de certificados, acelerando considerablemente la adopción de HTTPS.

Los certificados de Let's Encrypt son válidos durante 90 días (un período más corto que el de los certificados de las CA comerciales) y deben renovarse con regularidad. El período de validez corto es intencionado: limita la exposición si un certificado se ve comprometido y fomenta la automatización.

Las CA comerciales, como DigiCert, Sectigo y GlobalSign, cobran por los certificados, pero ofrecen servicios adicionales: validación OV y EV (con verificación de la identidad de la organización), certificados de varios años, cobertura de garantía por emisión incorrecta y asistencia al cliente.

Para las organizaciones que necesitan certificados OV o EV, requieren períodos de validez más largos o necesitan garantías comerciales y SLA, las CA comerciales ofrecen un valor que los proveedores gratuitos de certificados DV no ofrecen.

Un certificado wildcard cubre un dominio y todos sus subdominios directos. Un certificado para *.example.com cubre mail.example.com, www.example.com y api.example.com, pero no sub.mail.example.com.

Los certificados wildcard son prácticos para las organizaciones con muchos subdominios. Sin embargo, la misma clave privada protege todos los subdominios, por lo que poner en riesgo un servidor compromete el certificado de todos los subdominios cubiertos.

Un certificado de Subject Alternative Names (SAN), también denominado certificado multidominio o UCC, enumera explícitamente varios nombres de dominio. A diferencia de los certificados wildcard, cubre dominios específicos y enumerados, no un patrón.

Los certificados SAN se utilizan habitualmente para propiedades relacionadas: un certificado podría cubrir example.com, www.example.com, app.example.com y example.io. Cada dominio requiere una validación independiente, pero un solo certificado los cubre todos.

La fijación de certificados indica a un cliente que acepte únicamente certificados o claves públicas específicos para un dominio determinado e ignore los certificados firmados por una CA que no reconozca. Esto evita ataques que utilizan certificados emitidos por CA fraudulentas.

HTTP Public Key Pinning (HPKP) era un mecanismo de los navegadores para la fijación de certificados. Se dejó de usar y se eliminó de los navegadores en 2019 porque una configuración incorrecta podía bloquear permanentemente el acceso de los usuarios a un sitio. Actualmente, Certificate Transparency es el mecanismo preferido para detectar el uso indebido de certificados.

Cuando un certificado se ve comprometido, la CA puede revocarlo antes de que caduque. La Certificate Revocation List (CRL) es una lista de números de serie de certificados revocados que los clientes pueden descargar y comprobar.

OCSP (Online Certificate Status Protocol) permite realizar comprobaciones de revocación en tiempo real para cada certificado. El stapling de OCSP mejora la privacidad y el rendimiento: el servidor obtiene previamente una respuesta OCSP firmada y la incluye en el handshake TLS, de modo que el navegador no necesita ponerse en contacto con la CA.

Los certificados se emiten mediante una jerarquía de CA en la que las CA raíz firman las CA intermedias, que emiten los certificados de entidad final. Los certificados DV verifican únicamente el control del dominio; los certificados OV y EV verifican la identidad de la organización.

ACME automatiza la emisión y renovación de certificados. Let's Encrypt emite certificados DV gratuitos válidos durante 90 días. Los certificados wildcard cubren todos los subdominios directos. Los registros de Certificate Transparency proporcionan registros auditables de todos los certificados emitidos.