Estrutura de certificados X.509

Um certificado digital X.509 é um documento digital padronizado que vincula uma chave pública a uma identidade. O padrão X.509 (definido na RFC 5280) especifica o formato, os campos e as extensões usados em certificados digitais no mundo todo. Todo certificado TLS/HTTPS, certificado de e-mail S/MIME, certificado de assinatura de código e certificado de autenticação de cliente segue o formato X.509. Compreender a estrutura de um certificado X.509 ajuda você a ler informações de certificados, diagnosticar erros de certificado e tomar decisões conscientes sobre a implantação e a validação de certificados.

Os primeiros campos de um certificado X.509 estabelecem sua identidade básica. Version: X.509 v3 é o padrão atual (a v3 adicionou extensões). Serial Number: um número inteiro exclusivo atribuído pela CA emissora que identifica este certificado específico — usado na CRL (listas de revogação) para revogar certificados individuais. Signature Algorithm: especifica o algoritmo usado pela CA para assinar o certificado (por exemplo, sha256WithRSAEncryption ou ecdsa-with-SHA256). Esse campo aparece duas vezes: uma no TBSCertificate e outra no contêiner externo da assinatura — os dois valores devem corresponder.

Dois dos campos mais importantes de um certificado estabelecem as partes envolvidas. O campo Issuer identifica a CA que assinou o certificado (por exemplo, CN=DigiCert Global CA G2, O=DigiCert Inc, C=US). O campo Subject identifica a entidade para a qual o certificado foi emitido (por exemplo, CN=*.example.com, O=Example Corp, C=US). Em um certificado TLS, o Common Name (CN) do Subject ou a extensão Subject Alternative Name (SAN) especifica para qual(is) nome(s) de domínio o certificado é válido. Os navegadores comparam o nome do host solicitado com esses campos.

O período de validade define quando o certificado está ativo. Ele consiste em dois registros de data e hora: notBefore (o certificado ainda não é válido antes desta data) e notAfter (o certificado está expirado depois desta data). Os clientes TLS verificam se o horário atual está dentro desse intervalo. Certificados apresentados fora do período de validade causam um erro de certificado nos navegadores e precisam ser renovados. A prática recomendada atualmente é emitir certificados de curta duração (90 dias, como faz a Let's Encrypt) para limitar a exposição caso uma chave privada seja comprometida entre a emissão e a expiração.

O conteúdo central do certificado é o campo Subject Public Key Info, que contém a chave pública sendo certificada e especifica o algoritmo com o qual ela é usada. Em um certificado RSA, esse campo contém o módulo e o expoente da chave pública RSA, além do tamanho em bits (2048, 4096). Em um certificado ECC, ele contém o nome da curva (por exemplo, prime256v1) e o ponto da chave pública. A CA não gera esse par de chaves — o solicitante do certificado gera seu próprio par de chaves e envia apenas a chave pública em um Certificate Signing Request (CSR).

O X.509 v3 introduziu extensões que ampliam significativamente os recursos dos certificados. As extensões podem ser críticas (um cliente que não consiga processá-las precisa rejeitar o certificado) ou não críticas (podem ser ignoradas se não forem compreendidas). Entre as extensões importantes estão: Subject Alternative Name (SAN) — nomes de domínio ou endereços IP adicionais abrangidos pelo certificado; Key Usage — restringe as operações para as quais a chave pode ser usada (assinatura digital, cifragem de chaves); Extended Key Usage — restringe ainda mais a finalidade (autenticação de servidor TLS, autenticação de cliente, assinatura de código); e Basic Constraints — indica se o Subject é uma CA.

Historicamente, o campo Common Name (CN) no campo Subject distinto era usado para o nome de domínio principal. Os certificados modernos usam Subject Alternative Names (SANs), pois os navegadores descontinuaram a correspondência baseada em CN (RFC 2818) em favor de SANs. Os SANs permitem que um único certificado cubra vários domínios (certificados multi-SAN) ou todos os subdomínios de um domínio (certificados curinga: *.example.com). Os curingas de SAN cobrem apenas um nível — *.example.com cobre www.example.com, mas não sub.www.example.com.

Duas extensões importantes informam aos clientes como verificar se um certificado foi revogado antes da sua data de expiração. CRL Distribution Points (CDP): contém URLs de onde a Certificate Revocation List da CA pode ser baixada. Authority Information Access (AIA): contém a URL do respondente OCSP (Online Certificate Status Protocol) da CA para a verificação de revogação em tempo real. Os clientes modernos preferem OCSP aos downloads de CRL porque as CRLs podem ser arquivos grandes. A assinatura digital da CA nas respostas OCSP garante que os clientes recebam informações autênticas sobre o status de revogação.

Os certificados X.509 usam vários formatos de codificação que você encontrará na prática. PEM (Privacy Enhanced Mail): DER codificado em base64 e envolvido por cabeçalhos -----BEGIN CERTIFICATE-----. Legível por humanos, é usado no Linux/Apache/nginx. DER (Distinguished Encoding Rules): formato binário. É usado em aplicativos Java e em alguns contextos do Windows. PFX/PKCS#12: formato de contêiner que reúne o certificado, sua cadeia e a chave privada em um único arquivo protegido por senha. É usado no Windows IIS e ao exportar certificados com suas chaves privadas. P7B/PKCS#7: contém apenas a cadeia de certificados, sem chave privada, e é usado nos repositórios de certificados do Windows.

Certificate Transparency (CT) é uma estrutura que exige que as CAs registrem todos os certificados emitidos em registros públicos auditáveis. Isso permite que qualquer pessoa monitore a emissão de certificados não autorizados para seus domínios. Chrome e Safari exigem a inclusão em registros CT para certificados TLS. SCT (Signed Certificate Timestamp) é a prova da inclusão no registro, incorporada ao certificado ou fornecida por meio de uma extensão TLS. Os registros CT expõem rapidamente emissões incorretas — se uma CA emitir por engano um certificado para seu domínio, você o verá em registros como crt.sh antes que invasores possam explorá-lo.

O último componente de um certificado X.509 é a assinatura digital da CA. A CA calcula o hash de todos os dados do certificado (TBSCertificate) e assina esse hash com sua própria chave privada. É essa assinatura que torna o certificado confiável — qualquer pessoa pode verificá-la usando a chave pública da CA (encontrada no próprio certificado da CA). O algoritmo de assinatura usado (listado no campo de assinatura) precisa corresponder ao especificado anteriormente no certificado. Qualquer modificação feita no certificado após a assinatura invalida a assinatura, garantindo a integridade do certificado.

Avalie sua compreensão dos conceitos de CompTIA Security+ (SY0-701) apresentados nesta lição.

Nesta lição, você aprendeu que um certificado X.509 contém versão, número de série, emissor, Subject, período de validade, chave pública e extensões v3; a extensão SAN controla quais nomes de host o certificado abrange; as extensões CDP e AIA apontam para endpoints de verificação de revogação; e os registros CT fornecem trilhas públicas de auditoria da emissão de certificados. A seguir, exploraremos o ciclo de vida e a revogação de certificados.