Comment les sites web obtiennent des certificats SSL

Le système de confiance des certificats est hiérarchique. Les CA racines sont auto-signées et intégrées aux systèmes d'exploitation et aux navigateurs. Les CA intermédiaires sont signées par les CA racines et assurent l'émission effective des certificats.

Cette structure à deux niveaux permet de conserver hors ligne et isolées du réseau les clés privées des CA racines. Si une CA intermédiaire est compromise, ses certificats peuvent être révoqués sans modifier les ancres de confiance des CA racines.

Pour obtenir un certificat DV, le demandeur doit prouver qu'il contrôle le domaine. Il existe trois défis ACME standard : le défi DNS (ajouter un enregistrement TXT au DNS du domaine), le défi HTTP (placer un fichier précis à une URL précise) et le défi TLS-ALPN (servir un certificat précis pendant la négociation TLS).

Ces trois méthodes confirment que le demandeur contrôle soit le DNS du domaine, soit le serveur web associé à ce domaine. Cela empêche une personne d'obtenir un certificat pour un domaine qu'elle ne contrôle pas.

ACME (environnement de gestion automatique des certificats, RFC 8555) est le protocole utilisé par Let's Encrypt et pris en charge par la plupart des CA modernes. Il automatise tout le cycle de vie du certificat : défi, validation, émission et renouvellement.

ACME permet aux serveurs web d'obtenir et de renouveler automatiquement des certificats sans intervention humaine. Certbot, acme.sh et la plupart des serveurs web intègrent des clients ACME, ce qui rend la gestion des certificats presque exempte de maintenance.

Un CSR (demande de signature de certificat) est un bloc de données contenant la clé publique du demandeur et des informations sur l'entité (nom de domaine, organisation, pays). Le CSR est signé avec la clé privée correspondante afin de prouver que cette clé est bien détenue.

La CA valide le CSR, vérifie la preuve de contrôle du domaine et délivre un certificat associant la clé publique du CSR au nom de domaine validé. La clé privée ne quitte jamais le serveur.

Un certificat X.509 contient : le sujet (l'identité certifiée), les noms alternatifs du sujet (SAN, noms de domaine supplémentaires), l'émetteur (la CA qui l'a signé), la période de validité (Pas avant et Pas après), la clé publique et l'algorithme, ainsi que la signature numérique de la CA.

Les certificats modernes utilisent des SAN plutôt que l'ancien champ Nom commun pour les noms de domaine. Un certificat peut répertorier plusieurs domaines dans son champ SAN, ce qui permet à un seul certificat de couvrir plusieurs domaines associés.

Let's Encrypt, lancé en 2016 par l'Internet Security Research Group, délivre des certificats DV gratuits au moyen de défis ACME entièrement automatisés. Le service a délivré plus de trois milliards de certificats, accélérant considérablement l'adoption de HTTPS.

Les certificats Let's Encrypt sont valides pendant 90 jours, soit moins longtemps que les certificats des CA commerciales, et doivent être renouvelés régulièrement. Cette courte période de validité est intentionnelle : elle limite l'exposition en cas de compromission d'un certificat et encourage l'automatisation.

Les CA commerciales comme DigiCert, Sectigo et GlobalSign font payer leurs certificats, mais proposent des services supplémentaires : validation OV et EV (avec vérification de l'identité de l'organisation), certificats pluriannuels, couverture par une garantie en cas d'émission incorrecte et assistance clientèle.

Pour les organisations qui ont besoin de certificats OV ou EV, qui exigent des périodes de validité plus longues ou qui ont besoin de garanties commerciales et d'accords de niveau de service, les CA commerciales offrent une valeur que les fournisseurs gratuits de certificats DV n'offrent pas.

Un certificat générique couvre un domaine et tous ses sous-domaines directs. Un certificat pour *.example.com couvre mail.example.com, www.example.com et api.example.com, mais pas sub.mail.example.com.

Les certificats génériques sont pratiques pour les organisations qui possèdent de nombreux sous-domaines. Cependant, la même clé privée protège tous les sous-domaines. La compromission d'un seul serveur compromet donc le certificat de tous les sous-domaines couverts.

Un certificat de noms alternatifs du sujet (SAN), également appelé certificat multidomaine ou certificat UCC, répertorie explicitement plusieurs noms de domaine. Contrairement aux certificats génériques, il couvre des domaines précis et nommément indiqués plutôt qu'un modèle.

Les certificats SAN sont couramment utilisés pour des services associés : un certificat peut couvrir example.com, www.example.com, app.example.com et example.io. Chaque domaine nécessite une validation distincte, mais un seul certificat les couvre tous.

L'épinglage des certificats oblige un client à n'accepter que des certificats ou des clés publiques précis pour un domaine donné, en ignorant les certificats signés par une CA qu'il ne reconnaît pas. Cela empêche les attaques utilisant des certificats délivrés par une CA frauduleuse.

L'épinglage de clé publique HTTP (HPKP) était un mécanisme de navigateur destiné à l'épinglage des certificats. Il a été déprécié puis supprimé des navigateurs en 2019, car une mauvaise configuration pouvait bloquer définitivement l'accès des utilisateurs à un site. La transparence des certificats est désormais le mécanisme privilégié pour détecter les abus liés aux certificats.

Lorsqu'un certificat est compromis, la CA peut le révoquer avant son expiration. La liste de révocation des certificats (CRL) est une liste des numéros de série des certificats révoqués que les clients peuvent télécharger et vérifier.

OCSP (protocole d'état des certificats en ligne) permet d'effectuer en temps réel une vérification de révocation pour chaque certificat. L'agrafage OCSP améliore la confidentialité et les performances : le serveur récupère à l'avance une réponse OCSP signée et l'inclut dans la négociation TLS afin que le navigateur n'ait pas besoin de contacter la CA.

Les certificats sont délivrés selon une hiérarchie de CA, dans laquelle les CA racines signent les CA intermédiaires qui délivrent les certificats d'entité finale. Les certificats DV vérifient uniquement le contrôle du domaine ; les certificats OV et EV vérifient l'identité de l'organisation.

ACME automatise l'émission et le renouvellement des certificats. Let's Encrypt délivre des certificats DV gratuits valides pendant 90 jours. Les certificats génériques couvrent tous les sous-domaines directs. Les journaux de transparence des certificats fournissent des enregistrements vérifiables de tous les certificats délivrés.