Jak witryny uzyskują certyfikaty SSL

System zaufania certyfikatów ma strukturę hierarchiczną. Główne urzędy certyfikacji (root CA) są podpisane samodzielnie i wbudowane w systemy operacyjne oraz przeglądarki. Pośrednie urzędy certyfikacji (intermediate CA) są podpisywane przez główne urzędy certyfikacji i zajmują się faktycznym wydawaniem certyfikatów.

Ta dwupoziomowa struktura pozwala przechowywać klucze prywatne głównych urzędów certyfikacji w trybie offline i w odizolowanym środowisku. Jeśli pośredni urząd certyfikacji zostanie naruszony, jego certyfikaty można unieważnić bez konieczności wprowadzania zmian w głównych kotwicach zaufania urzędów certyfikacji.

Aby uzyskać certyfikat DV, wnioskodawca musi udowodnić, że kontroluje domenę. Istnieją trzy standardowe wyzwania ACME: wyzwanie DNS (dodanie rekordu TXT do systemu DNS domeny), wyzwanie HTTP (umieszczenie określonego pliku pod określonym adresem URL) oraz wyzwanie TLS-ALPN (udostępnienie określonego certyfikatu podczas negocjacji TLS).

Wszystkie trzy metody potwierdzają, że wnioskodawca kontroluje system DNS domeny albo serwer WWW działający w tej domenie. Uniemożliwia to uzyskanie certyfikatu dla domeny, nad którą wnioskodawca nie ma kontroli.

ACME (Automatic Certificate Management Environment, RFC 8555) to protokół używany przez Let's Encrypt i obsługiwany przez większość nowoczesnych urzędów certyfikacji. Automatyzuje cały cykl życia certyfikatu: przeprowadzenie wyzwania, walidację, wydanie i odnowienie.

ACME umożliwia serwerom WWW automatyczne uzyskiwanie i odnawianie certyfikatów bez udziału człowieka. Certbot, acme.sh i większość serwerów WWW ma wbudowanych klientów ACME, dzięki czemu zarządzanie certyfikatami wymaga niemal żadnej bieżącej obsługi.

Certificate Signing Request (CSR) to blok danych zawierający klucz publiczny wnioskodawcy oraz informacje o podmiocie (nazwę domeny, organizację i kraj). CSR jest podpisywany odpowiadającym mu kluczem prywatnym, aby potwierdzić jego posiadanie.

Urząd certyfikacji weryfikuje CSR, sprawdza dowód kontroli nad domeną i wydaje certyfikat wiążący klucz publiczny zawarty w CSR ze zweryfikowaną nazwą domeny. Klucz prywatny nigdy nie opuszcza serwera.

Certyfikat X.509 zawiera: Subject (tożsamość, która jest certyfikowana), Subject Alternative Names (SAN, dodatkowe nazwy domen), Issuer (urząd certyfikacji, który go podpisał), okres ważności (Not Before i Not After), klucz publiczny i algorytm oraz podpis cyfrowy urzędu certyfikacji.

Współczesne certyfikaty używają pól SAN zamiast starszego pola Common Name w odniesieniu do nazw domen. Certyfikat może zawierać wiele domen w polu SAN, dzięki czemu jeden certyfikat może obejmować kilka powiązanych domen.

Let's Encrypt, uruchomiony w 2016 roku przez Internet Security Research Group, wydaje darmowe certyfikaty DV z wykorzystaniem w pełni automatycznych wyzwań ACME. Wydał już ponad trzy miliardy certyfikatów, znacznie przyspieszając wdrażanie HTTPS.

Certyfikaty Let's Encrypt są ważne przez 90 dni, czyli krócej niż certyfikaty komercyjnych urzędów certyfikacji, i muszą być regularnie odnawiane. Krótki okres ważności jest zamierzony: ogranicza skutki przejęcia certyfikatu i zachęca do automatyzacji.

Komercyjne urzędy certyfikacji, takie jak DigiCert, Sectigo i GlobalSign, pobierają opłaty za certyfikaty, ale oferują dodatkowe usługi: weryfikację OV i EV (w tym weryfikację tożsamości organizacji), certyfikaty wieloletnie, ochronę gwarancyjną na wypadek nieprawidłowego wydania certyfikatu oraz obsługę klienta.

Organizacjom, które potrzebują certyfikatów OV lub EV, wymagają dłuższych okresów ważności albo potrzebują komercyjnych gwarancji i umów SLA, komercyjne urzędy certyfikacji zapewniają wartość, której nie oferują dostawcy darmowych certyfikatów DV.

Certyfikat wieloznaczny obejmuje domenę i wszystkie jej bezpośrednie subdomeny. Certyfikat dla *.example.com obejmuje mail.example.com, www.example.com i api.example.com, ale nie obejmuje sub.mail.example.com.

Certyfikaty wieloznaczne są wygodne dla organizacji mających wiele subdomen. Jednak ten sam klucz prywatny chroni wszystkie subdomeny, więc przejęcie jednego serwera oznacza przejęcie certyfikatu dla wszystkich objętych nim subdomen.

Certyfikat Subject Alternative Names (SAN), nazywany również certyfikatem dla wielu domen lub certyfikatem UCC, zawiera jawną listę wielu nazw domen. W przeciwieństwie do certyfikatów wieloznacznych obejmuje konkretne, wymienione domeny, a nie wzorzec.

Certyfikaty SAN są często używane dla powiązanych usług: certyfikat może obejmować example.com, www.example.com, app.example.com i example.io. Każda domena wymaga osobnej weryfikacji, ale jeden certyfikat obejmuje je wszystkie.

Przypinanie certyfikatów nakazuje klientowi akceptować dla danej domeny wyłącznie określone certyfikaty lub klucze publiczne, ignorując podpisane przez urząd certyfikacji certyfikaty, których nie rozpoznaje. Zapobiega to atakom z użyciem fałszywych certyfikatów wydanych przez urząd certyfikacji.

HTTP Public Key Pinning (HPKP) był mechanizmem przeglądarek służącym do przypinania certyfikatów. Został wycofany i usunięty z przeglądarek do 2019 roku, ponieważ błędna konfiguracja mogła trwale zablokować użytkownikom dostęp do witryny. Obecnie preferowanym mechanizmem wykrywania nadużyć związanych z certyfikatami jest Certificate Transparency.

Gdy certyfikat zostanie przejęty, urząd certyfikacji może unieważnić go przed upływem terminu ważności. Certificate Revocation List (CRL) to lista numerów seryjnych unieważnionych certyfikatów, którą klienci mogą pobrać i sprawdzić.

OCSP (Online Certificate Status Protocol) umożliwia sprawdzanie statusu unieważnienia poszczególnych certyfikatów w czasie rzeczywistym. OCSP stapling poprawia prywatność i wydajność: serwer wcześniej pobiera podpisaną odpowiedź OCSP i dołącza ją do uzgadniania TLS, dzięki czemu przeglądarka nie musi kontaktować się z urzędem certyfikacji.

Sprawdź swoją wiedzę na temat rodzajów walidacji certyfikatów.

Certyfikaty są wydawane w ramach hierarchii urzędów certyfikacji, w której główne urzędy certyfikacji podpisują pośrednie urzędy certyfikacji, a te wydają certyfikaty końcowe. Certyfikaty DV weryfikują wyłącznie kontrolę nad domeną, natomiast OV i EV weryfikują tożsamość organizacji.

ACME automatyzuje wydawanie i odnawianie certyfikatów. Let's Encrypt wydaje darmowe certyfikaty DV ważne przez 90 dni. Certyfikaty wieloznaczne obejmują wszystkie bezpośrednie subdomeny. Dzienniki Certificate Transparency zapewniają możliwe do skontrolowania rejestry wszystkich wydanych certyfikatów.