Podpisy cyfrowe i certyfikaty

Podpis cyfrowy potwierdza, że dokument lub wiadomość zostały utworzone przez posiadacza określonego klucza prywatnego i nie zostały zmodyfikowane. W przeciwieństwie do podpisu odręcznego jest matematycznie powiązany z treścią — każda zmiana unieważnia podpis.

Proces podpisywania:

1. Oblicz skrót dokumentu: H = SHA256(document)
2. Zaszyfruj skrót kluczem prywatnym: sig = RSA_encrypt(H, private_key)
3. Dołącz podpis do dokumentu

Weryfikacja: odszyfruj sig kluczem publicznym, ponownie oblicz skrót i porównaj wyniki.

Nowoczesne algorytmy podpisu:

• ECDSA (z P-256) — używany w certyfikatach TLS i Bitcoinie
• Ed25519 (EdDSA) — szybszy, prostszy, bez podatności związanej z losowością dla poszczególnych podpisów, używany w SSH i Signal

W nowych aplikacjach należy preferować Ed25519.

Certyfikat cyfrowy (X.509) wiąże klucz publiczny z tożsamością. Zawiera nazwę podmiotu, klucz publiczny, okres ważności, wystawcę i podpis cyfrowy urzędu certyfikacji. Podczas odwiedzania witryn HTTPS serwer przedstawia swój certyfikat, aby potwierdzić swoją tożsamość.

Urząd certyfikacji (CA) to zaufany podmiot, który podpisuje certyfikaty po zweryfikowaniu tożsamości wnioskodawcy. Magazyny zaufania przeglądarek i systemów operacyjnych zawierają certyfikaty głównych urzędów certyfikacji. Łańcuch zaufania wygląda następująco: główny urząd certyfikacji → pośredni urząd certyfikacji → certyfikat podmiotu końcowego.

Let's Encrypt to bezpłatny, zautomatyzowany urząd certyfikacji. Wydaje certyfikaty Domain Validated (DV) ważne przez 90 dni, które można automatycznie odnawiać za pomocą protokołu ACME. Od 2015 roku przyczynił się do znacznego rozpowszechnienia HTTPS.

Poziomy weryfikacji certyfikatów:

• DV (weryfikacja domeny) — potwierdza wyłącznie kontrolę nad domeną
• OV (weryfikacja organizacji) — potwierdza istnienie organizacji
• EV (rozszerzona weryfikacja) — rygorystyczna weryfikacja tożsamości (zielony pasek, obecnie wycofany w przeglądarkach)

Przejęte certyfikaty należy unieważnić:

• CRL (lista unieważnionych certyfikatów) — lista numerów seryjnych unieważnionych certyfikatów do pobrania
• OCSP (protokół sprawdzania statusu certyfikatu online) — sprawdzenie w czasie rzeczywistym dla pojedynczego certyfikatu
• OCSP Stapling — serwer dołącza podpisaną przez urząd certyfikacji odpowiedź OCSP do uzgadniania połączenia TLS

Rejestry Certificate Transparency to publiczne, rozszerzane wyłącznie przez dodawanie wpisów rejestry każdego wydanego certyfikatu. Przeglądarki wymagają dowodu CT w certyfikatach. Umożliwia to wykrywanie nieprawidłowo wydanych certyfikatów w ciągu kilku godzin. Wyszukiwanie: crt.sh

Wydawcy oprogramowania podpisują pliki wykonywalne za pomocą certyfikatów do podpisywania kodu. System operacyjny weryfikuje podpisy przed uruchomieniem. Zapobiega to cichemu uruchamianiu zmodyfikowanych plików binarnych. Gatekeeper w systemie macOS i SmartScreen w systemie Windows egzekwują zasady dotyczące podpisywania kodu.

Przypinanie certyfikatów polega na zapisaniu w aplikacjach oczekiwanych certyfikatów lub kluczy publicznych. Nawet jeśli nieuczciwy urząd certyfikacji wyda fałszywy certyfikat, aplikacje z przypiętymi certyfikatami go odrzucą. Jest stosowane w aplikacjach mobilnych i usługach o wysokim poziomie bezpieczeństwa. Aktualizowanie takich danych jest trudne — należy korzystać z tego mechanizmu ostrożnie.

Jaki mechanizm pozwala przeglądarkom sprawdzać w czasie rzeczywistym, czy konkretny certyfikat został unieważniony?

Podpisy cyfrowe potwierdzają autentyczność i integralność za pomocą kluczy prywatnych. Certyfikaty wiążą klucze publiczne z tożsamościami i są podpisywane przez urzędy certyfikacji. Let's Encrypt udostępnia bezpłatne certyfikaty DV. Unieważnianie wykorzystuje CRL lub OCSP. Logi Certificate Transparency wykrywają nieprawidłowo wydane certyfikaty. Ed25519 to obecnie preferowany algorytm podpisu.