Let's Encrypt и автоматизация протокола ACME

Let's Encrypt — бесплатный автоматизированный открытый центр сертификации, управляемый Исследовательской группой по безопасности Интернета (ISRG), запущенный в общедоступной бета-версии в декабре 2015 года. Он выдал более 3 миллиардов сертификатов и значительно ускорил распространение HTTPS в Интернете, устранив стоимость и сложность получения общедоверенных TLS-сертификатов.

Протокол автоматизированного управления сертификатами (ACME), стандартизированный в RFC 8555 в 2019 году, определяет, как клиенты автоматически подтверждают владение доменом и получают сертификаты от CA. ACME заменяет ручные процессы проверки домена криптографически проверяемым автоматизированным обменом, обеспечивая управление жизненным циклом сертификатов без ручного вмешательства.

Проверка HTTP-01 подтверждает владение доменом: клиент ACME должен разместить специальный файл с TOKEN по адресу "http://DOMAIN/.well-known/acme-challenge/TOKEN". CA запрашивает этот URL, чтобы проверить TOKEN. HTTP-01 легко реализовать, но для неё требуется доступный порт 80, и её нельзя использовать для сертификатов с подстановочным знаком.

Проверка DNS-01 подтверждает владение доменом: клиент ACME должен создать TXT-запись DNS по адресу "_acme-challenge.DOMAIN" с определённым значением. CA запрашивает DNS, чтобы проверить эту запись. DNS-01 — единственный тип проверки, поддерживающий выпуск сертификатов с подстановочным знаком ("*.example.com"); она работает даже в случаях, когда веб-серверы находятся за межсетевыми экранами.

Проверка TLS-ALPN-01 подтверждает владение доменом на уровне TLS с помощью специального идентификатора протокола ALPN "acme-tls/1". Клиент ACME временно предоставляет самоподписанный сертификат с TOKEN проверки в специальном расширении на порту 443. Эта проверка работает без запущенного веб-сервера и поддерживает среды с балансировкой нагрузки.

Certbot — эталонный клиент ACME Фонда электронных рубежей для Let's Encrypt. Он автоматизирует весь жизненный цикл сертификата: проверку домена, выпуск сертификата и автоматическое продление. Certbot включает модули для Apache и nginx, которые автоматически настраивают параметры TLS. Установите его с помощью команды "snap install --classic certbot" в современных дистрибутивах Linux.

Помимо Certbot существуют многочисленные клиенты ACME для разных сценариев использования. acme.sh — клиент ACME, реализованный как обычный скрипт командной оболочки и широко используемый в лёгких средах. Веб-сервер Caddy имеет встроенную поддержку ACME и автоматически продлевает сертификаты. Traefik, используемый в контейнерных средах, обрабатывает ACME с помощью своей конфигурации certificatesResolvers для рабочих нагрузок в контейнерах.

Сертификаты Let's Encrypt по замыслу действуют 90 дней, что поощряет автоматизацию и сокращает период риска при компрометации закрытых ключей. Certbot устанавливает таймер systemd или задание cron, которое дважды в день запускает команду "certbot renew" и продлевает все сертификаты, срок действия которых истекает в течение 30 дней. Ручное продление — антишаблон, приводящий к сбоям в работе.

Let's Encrypt вводит ограничения частоты запросов для предотвращения злоупотреблений. Основные ограничения — 50 сертификатов на зарегистрированный домен в неделю и 5 дубликатов сертификатов в неделю. Неудачные попытки проверки также ограничены: не более 5 попыток для одного имени узла в час. Во время разработки тестовая среда Let's Encrypt предоставляет неограниченный выпуск сертификатов с использованием тестового CA, которому нет публичного доверия.

Один сертификат ACME может охватывать несколько доменов (альтернативные имена субъекта). Команда "certbot --domains example.com,www.example.com,api.example.com" выпускает сертификат с тремя SAN. Сертификаты с подстановочным знаком ("*.example.com") требуют проверки DNS-01 и охватывают все поддомены одного уровня. Они не охватывают сам корневой домен (example.com), поэтому требуется дополнительный SAN.

Протокол ACME не ограничивается Let's Encrypt. Внутренние CA, такие как Step-CA (smallstep), EJBCA и HashiCorp Vault, могут предоставлять конечные точки ACME для автоматизации выпуска внутренних сертификатов. Благодаря этому такое же автоматизированное управление жизненным циклом сертификатов, которое используется для общедоступных сервисов, можно применять к внутренней инфраструктуре mTLS и частным сервисам.

Let's Encrypt предоставляет бесплатные сертификаты через протокол ACME (RFC 8555). Проверка HTTP-01 подходит для обычных сертификатов на порту 80, но не для сертификатов с подстановочным знаком. DNS-01 позволяет выпускать сертификаты с подстановочным знаком, подтверждая контроль над зоной DNS. TLS-ALPN-01 работает без веб-сервера. Certbot и acme.sh автоматизируют весь жизненный цикл. Сертификаты сроком действия 90 дней требуют автоматизации. Ограничения частоты запросов делают необходимым использование тестовой среды во время тестирования.