Automação do Let's Encrypt e do Protocolo ACME

Let's Encrypt é uma autoridade certificadora gratuita, automatizada e aberta, operada pelo Internet Security Research Group (ISRG) e lançada em beta público em dezembro de 2015. Ela já emitiu mais de 3 bilhões de certificados e aumentou significativamente a adoção do HTTPS em toda a Internet ao eliminar o custo e a complexidade da obtenção de certificados TLS confiáveis publicamente.

O protocolo Automated Certificate Management Environment (ACME), padronizado como RFC 8555 em 2019, define como os clientes comprovam automaticamente a propriedade de um domínio e recebem certificados de autoridades certificadoras. O ACME substitui os processos manuais de validação de domínio por uma troca automatizada verificada criptograficamente, permitindo o gerenciamento automatizado do ciclo de vida dos certificados sem intervenção manual.

O desafio HTTP-01 valida a propriedade de um domínio exigindo que o cliente ACME coloque um arquivo de token específico em "http://DOMAIN/.well-known/acme-challenge/TOKEN". A autoridade certificadora acessa essa URL para verificar o token. O HTTP-01 é simples de implementar, mas exige que a porta 80 esteja acessível e não pode ser usado para certificados curinga.

O desafio DNS-01 valida a propriedade de um domínio exigindo que o cliente ACME crie um registro TXT de DNS em "_acme-challenge.DOMAIN" com um valor específico. A autoridade certificadora consulta o DNS para verificar o registro. O DNS-01 é o único tipo de desafio compatível com a emissão de certificados curinga ("*.example.com") e funciona mesmo quando os servidores da web estão atrás de firewalls.

O desafio TLS-ALPN-01 valida a propriedade de um domínio na camada TLS usando um identificador de protocolo ALPN personalizado, "acme-tls/1". O cliente ACME disponibiliza temporariamente um certificado autoassinado com o token do desafio em uma extensão especial na porta 443. Esse desafio funciona sem um servidor da web em execução e é compatível com ambientes com balanceamento de carga.

Certbot é o cliente ACME de referência da Electronic Frontier Foundation para o Let's Encrypt. Ele automatiza todo o ciclo de vida do certificado: validação do domínio, emissão do certificado e renovação automática. O Certbot inclui plug-ins para Apache e nginx que configuram automaticamente as definições de TLS. Instale-o por meio de "snap install --classic certbot" nas distribuições modernas do Linux.

Existem muitos clientes ACME além do Certbot, voltados para diferentes casos de uso. acme.sh é um cliente ACME implementado como um script puro de shell, amplamente usado em ambientes leves. O servidor da web Caddy tem ACME integrado e renova os certificados automaticamente. O Traefik, usado em ambientes de contêineres, gerencia o ACME por meio da configuração certificatesResolvers para cargas de trabalho conteinerizadas.

Os certificados do Let's Encrypt têm, por definição, um período de validade de 90 dias, incentivando a automação e reduzindo o período de exposição de chaves privadas comprometidas. O Certbot instala um temporizador do systemd ou uma tarefa do cron que executa "certbot renew" duas vezes ao dia, renovando qualquer certificado que expire nos próximos 30 dias. A renovação manual é um antipadrão que causa indisponibilidade.

O Let's Encrypt aplica limites de taxa para evitar abusos. Os principais limites são 50 certificados por domínio registrado por semana e 5 certificados duplicados por semana. As tentativas de validação malsucedidas — 5 por nome de host por hora — também estão sujeitas a limites de taxa. Durante o desenvolvimento, o ambiente de testes do Let's Encrypt permite a emissão ilimitada de certificados usando uma autoridade certificadora de teste que não é confiável publicamente.

Um único certificado ACME pode abranger vários domínios (Nomes alternativos do sujeito). "certbot --domains example.com,www.example.com,api.example.com" emite um certificado com três SANs. Os certificados curinga ("*.example.com") exigem validação DNS-01 e abrangem todos os subdomínios de um único nível. Os curingas não abrangem o domínio raiz (example.com) propriamente dito, sendo necessário um SAN adicional.

O protocolo ACME não se limita ao Let's Encrypt. Autoridades certificadoras internas, como Step-CA (smallstep), EJBCA e HashiCorp Vault, podem expor pontos de acesso ACME para a automação de certificados internos. Isso permite aplicar à infraestrutura mTLS interna e aos serviços privados o mesmo gerenciamento automatizado do ciclo de vida dos certificados usado em serviços voltados ao público.

Qual tipo de desafio ACME é necessário para emitir um certificado curinga, como "*.example.com"?

O Let's Encrypt fornece certificados gratuitos por meio do protocolo ACME (RFC 8555). Os desafios HTTP-01 funcionam para certificados que não são curingas na porta 80. O DNS-01 permite certificados curinga ao comprovar o controle da zona DNS. O TLS-ALPN-01 funciona sem um servidor da web. Certbot e acme.sh automatizam todo o ciclo de vida. Certificados de 90 dias exigem automação. Os limites de taxa tornam necessário usar o ambiente de testes durante os testes.