Как сайты получают SSL-сертификаты

Система доверия к сертификатам имеет иерархическую структуру. Корневые CA подписаны сами собой и встроены в операционные системы и браузеры. Промежуточные CA подписываются корневыми CA и непосредственно выдают сертификаты.

Такая двухуровневая структура позволяет хранить закрытые ключи корневых CA в автономном режиме и изолировать их от сети. Если промежуточный CA будет скомпрометирован, его сертификаты можно отозвать без изменения корневых якорей доверия.

Чтобы получить сертификат DV, заявитель должен подтвердить контроль над доменом. Существует три стандартные проверки ACME: проверка DNS (добавить запись TXT в DNS домена), проверка HTTP (разместить определённый файл по определённому URL) и проверка TLS-ALPN (предоставить определённый сертификат во время согласования TLS).

Все три метода подтверждают, что заявитель контролирует либо DNS домена, либо веб-сервер в этом домене. Это не позволяет получить сертификат для домена, которым заявитель не управляет.

ACME (среда автоматического управления сертификатами, RFC 8555) — это протокол, используемый Let's Encrypt и поддерживаемый большинством современных CA. Он автоматизирует весь жизненный цикл сертификата: проверку, подтверждение, выдачу и продление.

ACME позволяет веб-серверам автоматически получать и продлевать сертификаты без участия человека. Certbot, acme.sh и большинство веб-серверов имеют встроенные клиенты ACME, поэтому управление сертификатами почти не требует обслуживания.

Запрос на подпись сертификата (CSR) — это блок данных, содержащий открытый ключ заявителя и сведения о сущности (доменное имя, организация, страна). CSR подписывается соответствующим закрытым ключом, чтобы подтвердить владение им.

CA проверяет CSR, подтверждает контроль над доменом и выдаёт сертификат, связывающий открытый ключ из CSR с проверенным доменным именем. Закрытый ключ никогда не покидает сервер.

Сертификат X.509 содержит следующие данные: субъект (удостоверяемая личность), альтернативные имена субъекта (SAN, дополнительные доменные имена), издатель (CA, подписавший сертификат), период действия (даты «Не ранее» и «Не позднее»), открытый ключ и алгоритм, а также цифровую подпись CA.

В современных сертификатах для доменных имён используются SAN, а не устаревшее поле общего имени. В поле SAN сертификата можно указать несколько доменов, поэтому один сертификат может охватывать несколько связанных доменов.

Let's Encrypt, запущенная в 2016 году организацией «Группа по исследованию безопасности Интернета», выдаёт бесплатные сертификаты DV с помощью полностью автоматизированных проверок ACME. Она выдала более трёх миллиардов сертификатов, значительно ускорив распространение HTTPS.

Сертификаты Let's Encrypt действуют 90 дней (меньше, чем сертификаты коммерческих CA) и должны регулярно продлеваться. Короткий срок действия выбран намеренно: он ограничивает последствия компрометации сертификата и стимулирует автоматизацию.

Коммерческие CA, такие как DigiCert, Sectigo и GlobalSign, взимают плату за сертификаты, но предлагают дополнительные услуги: проверку OV и EV с подтверждением личности организации, сертификаты сроком на несколько лет, гарантийное покрытие случаев ошибочной выдачи и поддержку клиентов.

Для организаций, которым нужны сертификаты OV или EV, более длительные сроки действия, коммерческие гарантии и соглашения об уровне обслуживания, коммерческие CA дают преимущества, которых нет у бесплатных поставщиков сертификатов DV.

Сертификат с подстановочным знаком охватывает домен и все его прямые поддомены. Сертификат для *.example.com охватывает mail.example.com, www.example.com и api.example.com, но не охватывает sub.mail.example.com.

Сертификаты с подстановочным знаком удобны для организаций с большим количеством поддоменов. Однако один и тот же закрытый ключ защищает все поддомены, поэтому компрометация одного сервера ставит под угрозу сертификат для всех охватываемых поддоменов.

Сертификат с альтернативными именами субъекта (SAN), также называемый многодоменным сертификатом или сертификатом UCC, явно перечисляет несколько доменных имён. В отличие от сертификатов с подстановочным знаком, он охватывает конкретные указанные домены, а не шаблон.

Сертификаты SAN часто используются для связанных ресурсов: один сертификат может охватывать example.com, www.example.com, app.example.com и example.io. Для каждого домена требуется отдельная проверка, но один сертификат охватывает их все.

Закрепление сертификатов указывает клиенту принимать только определённые сертификаты или открытые ключи для данного домена, игнорируя подписанные CA сертификаты, которые ему неизвестны. Это предотвращает атаки с использованием поддельных сертификатов, выданных CA.

Закрепление открытого ключа HTTP (HPKP) было механизмом браузеров для закрепления сертификатов. К 2019 году его признали устаревшим и удалили из браузеров, поскольку ошибка в настройке могла навсегда заблокировать пользователям доступ к сайту. Теперь для обнаружения злоупотреблений сертификатами предпочтительным механизмом служит прозрачность сертификатов.

Если сертификат скомпрометирован, CA может отозвать его до истечения срока действия. Список отзыва сертификатов (CRL) — это список серийных номеров отозванных сертификатов, который клиенты могут загрузить и проверить.

OCSP (протокол проверки статуса сертификата) позволяет проверять отзыв каждого сертификата в реальном времени. Механизм прикрепления OCSP повышает конфиденциальность и производительность: сервер заранее получает подписанный ответ OCSP и включает его в рукопожатие TLS, поэтому браузеру не нужно связываться с CA.

Проверьте свои знания о типах проверки сертификатов.

Сертификаты выдаются через иерархию CA: корневые CA подписывают промежуточные CA, которые выдают сертификаты конечным субъектам. Сертификаты DV проверяют только контроль над доменом, а OV и EV — личность организации.

ACME автоматизирует выдачу и продление сертификатов. Let's Encrypt выдаёт бесплатные сертификаты DV сроком действия 90 дней. Сертификаты с подстановочным знаком охватывают все прямые поддомены. Журналы прозрачности сертификатов содержат проверяемые записи обо всех выданных сертификатах.