Cykl życia certyfikatu i jego unieważnianie

Każdy certyfikat cyfrowy przechodzi określony cykl życia — od utworzenia do wycofania. Jego etapy to: żądanie i rejestracja (wygenerowanie pary kluczy, utworzenie CSR), wydanie (urząd certyfikacji weryfikuje i podpisuje certyfikat), wdrożenie (zainstalowanie na serwerze lub urządzeniu), używanie (aktywny okres eksploatacji), odnowienie (przed wygaśnięciem) oraz unieważnienie lub wygaśnięcie (koniec cyklu życia). Zarządzanie tym cyklem na dużą skalę — zwłaszcza w przedsiębiorstwach posiadających tysiące certyfikatów — wymaga automatyzacji i narzędzi do zarządzania cyklem życia certyfikatów (CLM), ponieważ ręczne śledzenie nieuchronnie prowadzi do wygasania certyfikatów i awarii.

Cykl życia certyfikatu rozpoczyna się od Certificate Signing Request (CSR). Wnioskodawca generuje parę kluczy, a następnie tworzy CSR zawierający klucz publiczny i informacje o podmiocie (CN, O, C), który jest podpisywany kluczem prywatnym (co dowodzi posiadania klucza prywatnego bez ujawniania go). CSR jest przesyłany do urzędu certyfikacji, który weryfikuje tożsamość wnioskodawcy i, jeśli wniosek zostanie zatwierdzony, podpisuje certyfikat. Klucz prywatny nigdy nie opuszcza zasobów wnioskodawcy. Generowanie CSR to kluczowy etap, na którym określa się siłę klucza — należy użyć co najmniej klucza RSA o długości 2048 bitów lub klucza ECC o długości 256 bitów.

Certyfikaty należy odnowić przed upływem daty notAfter. Dobrą praktyką jest rozpoczęcie procesu odnowienia co najmniej 30 dni przed wygaśnięciem (wiele organizacji przyjmuje okres 60–90 dni). Odnowienie zazwyczaj obejmuje wygenerowanie nowego CSR i klucza prywatnego, przesłanie ich do urzędu certyfikacji oraz zastąpienie starego certyfikatu i klucza na wszystkich serwerach, na których są wdrożone. Let's Encrypt automatyzuje ten proces za pomocą protokołu ACME — narzędzie certbot automatycznie odnawia certyfikaty, gdy pozostało do ich wygaśnięcia mniej niż 30 dni. Wygasłe certyfikaty powodują błędy przeglądarki, które uniemożliwiają użytkownikom dostęp do usług.

Unieważnianie certyfikatu to proces unieważnienia certyfikatu przed zaplanowaną datą jego wygaśnięcia. Przyczyny unieważnienia obejmują: przejęcie klucza prywatnego (najpilniejszy przypadek — wymagane jest natychmiastowe unieważnienie), błędne wydanie certyfikatu (nieprawidłowa domena lub organizacja), zmianę informacji o podmiocie (zmiana nazwy firmy, odejście pracownika) lub przejęcie samego urzędu certyfikacji. Unieważnienie ma kluczowe znaczenie, ponieważ przeglądarki i systemy, które nie wiedzą, że certyfikat został unieważniony, nadal będą mu ufać — zapewniając osobie posiadającej skradziony klucz prywatny możliwość aktywnego ataku MITM aż do wygaśnięcia certyfikatu lub uzyskania informacji o jego unieważnieniu.

Certificate Revocation List (CRL) to podpisana lista publikowana przez urząd certyfikacji, zawierająca numery seryjne wszystkich wydanych przez niego certyfikatów, które zostały unieważnione, ale jeszcze nie wygasły. Klienci pobierają listę CRL, zapisują ją w pamięci podręcznej i sprawdzają, czy numer seryjny przedstawionego certyfikatu znajduje się na liście. Listy CRL mają istotne ograniczenia: mogą być bardzo duże (duże urzędy certyfikacji mają miliony unieważnionych certyfikatów), klienci często przechowują je w pamięci podręcznej przez wiele godzin lub dni, co powoduje opóźnienia, a pobieranie całej listy CRL przy każdym połączeniu jest nieefektywne. Listy CRL są nadal używane, ale coraz częściej uzupełnia się je protokołem OCSP lub zastępuje się je tym protokołem.

OCSP (Online Certificate Status Protocol) umożliwia sprawdzanie unieważnienia certyfikatu w czasie rzeczywistym bez konieczności pobierania przez klientów całych list CRL. Klient wysyła do respondera OCSP urzędu certyfikacji zapytanie zawierające numer seryjny certyfikatu. Responder odpowiada podpisaną informacją, wskazując, czy certyfikat jest ważny, unieważniony (wraz z datą i przyczyną unieważnienia), czy nieznany. OCSP działa szybciej i dostarcza bardziej aktualnych informacji niż CRL, ale każde połączenie TLS wymaga dodatkowej komunikacji HTTP z responderem OCSP, co zwiększa opóźnienie. Odpowiedzi OCSP są podpisywane przez urząd certyfikacji, aby zapobiec ich modyfikowaniu.

Stapling OCSP rozwiązuje problem opóźnień związanych z kontrolą OCSP w czasie rzeczywistym. Zamiast wysyłać zapytanie do serwera OCSP urzędu certyfikacji podczas każdego uzgadniania TLS, serwer wcześniej pobiera własną odpowiedź OCSP z urzędu certyfikacji i dołącza ją do uzgadniania TLS. Klient otrzymuje bezpośrednio od serwera aktualną odpowiedź OCSP podpisaną przez urząd certyfikacji — bez konieczności wykonywania dodatkowego żądania. Serwer okresowo odświeża dołączoną odpowiedź OCSP, zazwyczaj co godzinę. Stapling OCSP zwiększa szybkość nawiązywania połączeń i zmniejsza obciążenie serwerów OCSP urzędów certyfikacji, jednocześnie zachowując możliwość sprawdzania unieważnienia certyfikatu.

OCSP Must-Staple to rozszerzenie X.509, które informuje przeglądarki, że serwer musi dostarczyć dołączoną odpowiedź OCSP. Bez tego rozszerzenia przeglądarki stosują mechanizm „soft fail”, gdy sprawdzenie OCSP zakończy się niepowodzeniem — zezwalają na połączenie, aby awaria serwera OCSP nie blokowała całego ruchu TLS. Atakujący może wykorzystać działanie mechanizmu soft fail, blokując żądanie OCSP klienta i sprawiając, że certyfikat będzie wyglądał na nadal ważny, nawet po jego unieważnieniu. OCSP Must-Staple zapobiega temu, wymagając prawidłowej dołączonej odpowiedzi; bez niej przeglądarka odrzuca połączenie. Rozwiązanie to jest nadal stosowane w ograniczonym zakresie ze względu na złożoność wdrożenia.

Unieważnianie certyfikatów i przypinanie certyfikatów rozwiązują ten sam problem — zaufanie do fałszywych certyfikatów — ale z różnych perspektyw. Unieważnianie (CRL/OCSP) jest mechanizmem reaktywnym: urząd certyfikacji unieważnia certyfikat po wykryciu problemu. Przypinanie jest mechanizmem proaktywnym: aplikacja odrzuca każdy certyfikat poza wcześniej zatwierdzonym. Przypinanie zapewnia silniejsze gwarancje niż unieważnianie, ponieważ działa nawet wtedy, gdy urząd certyfikacji nie unieważni certyfikatu odpowiednio szybko, ale wprowadza sztywność wdrożenia. Na egzamin Security+ należy znać oba mechanizmy i rozumieć, że unieważnianie jest standardowym mechanizmem PKI, natomiast przypinanie jest opcjonalnym środkiem obrony w modelu defense-in-depth.

Po unieważnieniu certyfikatu urząd certyfikacji przypisuje mu kod przyczyny unieważnienia, który pomaga klientom i administratorom zrozumieć, dlaczego do tego doszło. Typowe kody przyczyn zdefiniowane w RFC 5280 to: keyCompromise (klucz prywatny został przejęty), cACompromise (urząd certyfikacji wystawiający certyfikat został przejęty), affiliationChanged (zmieniła się organizacja podmiotu), superseded (wystawiono nowy certyfikat zastępujący poprzedni), cessationOfOperation (domena nie jest już aktywna) oraz privilegeWithdrawn (uprawnienie zostało odebrane). Kod przyczyny pojawia się zarówno we wpisach CRL, jak i w odpowiedziach OCSP, dostarczając zespołom reagowania na incydenty kontekstu podczas badania zdarzeń związanych z unieważnieniem.

Protokół ACME (Automatic Certificate Management Environment), używany przez Let's Encrypt, automatyzuje cały cykl życia certyfikatu. Klienci ACME, tacy jak certbot, automatycznie żądają certyfikatów, odnawiają je i wdrażają bez udziału człowieka. Urząd certyfikacji korzysta z wyzwań walidacji domeny, aby potwierdzić własność domeny: wyzwanie HTTP-01 wymaga umieszczenia określonego pliku pod znanym adresem URL, a wyzwanie DNS-01 wymaga utworzenia rekordu TXT w DNS. ACME zmienił sposób zarządzania certyfikatami — 90-dniowe certyfikaty Let's Encrypt obsługują obecnie znaczną część ruchu HTTPS w internecie, a wszystkie są automatycznie odnawiane.

Sprawdź swoją wiedzę na temat zagadnień CompTIA Security+ (SY0-701) omówionych w tej lekcji.

W tej lekcji poznali Państwo następujące zagadnienia: cykl życia certyfikatu obejmuje generowanie CSR, wystawienie, wdrożenie oraz odnowienie lub unieważnienie; CRL udostępnia zbiorcze listy unieważnionych certyfikatów, natomiast OCSP zapewnia informacje o statusie poszczególnych certyfikatów w czasie rzeczywistym; Stapling OCSP eliminuje opóźnienia związane z użyciem OCSP w czasie rzeczywistym; a ACME (Let's Encrypt) automatyzuje cały cykl odnawiania. Następnie omówimy przypadki użycia PKI.