Цифровые подписи и сертификаты

Цифровая подпись доказывает, что документ или сообщение были созданы владельцем конкретного закрытого ключа и не изменялись. В отличие от рукописной подписи, она математически связана с содержимым — любое изменение делает подпись недействительной.

Процесс создания подписи:

1. Вычислить хеш документа: H = SHA256(document)
2. Зашифровать хеш закрытым ключом: sig = RSA_encrypt(H, private_key)
3. Прикрепить подпись к документу

Проверка: расшифровать подпись открытым ключом, повторно вычислить хеш и сравнить.

Современные алгоритмы подписей:

• ECDSA (с P-256) — используется в сертификатах TLS и Bitcoin
• Ed25519 (EdDSA) — быстрее, проще, не требует случайности для каждой подписи и не имеет связанной с этим уязвимости; используется в SSH и Signal

Для новых приложений предпочтительно использовать Ed25519.

Цифровой сертификат (X.509) связывает открытый ключ с идентичностью. Он содержит имя субъекта, открытый ключ, период действия, издателя и цифровую подпись CA. Когда вы посещаете сайты HTTPS, сервер предъявляет свой сертификат, чтобы подтвердить свою идентичность.

Центр сертификации (CA) — это доверенная организация, которая подписывает сертификаты после проверки личности заявителя. Доверенные хранилища браузеров и OS содержат сертификаты корневых CA. Цепочки доверия: корневой CA → промежуточный CA → сертификат конечного субъекта.

Let's Encrypt — бесплатный автоматизированный CA. Он выпускает сертификаты с подтверждением домена (DV), действительные в течение 90 дней и автоматически продлеваемые через протокол ACME. С 2015 года этот сервис значительно повысил распространённость HTTPS.

Уровни проверки сертификатов:

• DV (подтверждение домена) — подтверждает только контроль над доменом
• OV (проверка организации) — подтверждает существование организации
• EV (расширенная проверка) — тщательная проверка личности (зелёная строка, теперь устарела в браузерах)

Скомпрометированные сертификаты необходимо отзывать:

• CRL (список отозванных сертификатов) — загружаемый список отозванных серийных номеров
• OCSP (протокол проверки статуса сертификата в интернете) — проверка одного сертификата в реальном времени
• OCSP-степлинг — сервер прикрепляет к рукопожатию TLS подписанный CA ответ OCSP

Журналы прозрачности сертификатов — это общедоступные записи, в которые можно только добавлять сведения о каждом выпущенном сертификате. Браузеры требуют доказательство CT в сертификатах. Это позволяет обнаруживать ошибочно выпущенные сертификаты в течение нескольких часов. Поиск: crt.sh

Издатели программного обеспечения подписывают исполняемые файлы сертификатами для подписания кода. OS проверяет подписи перед выполнением. Это предотвращает незаметный запуск изменённых двоичных файлов. Механизмы Gatekeeper в macOS и SmartScreen в Windows обеспечивают соблюдение политик подписания кода.

Закрепление сертификатов предполагает жёстко заданный список ожидаемых сертификатов или открытых ключей в приложениях. Даже если злоумышленник заставит CA выдать мошеннический сертификат, приложения с закреплёнными сертификатами отклонят его. Этот подход используется в мобильных приложениях и сервисах с повышенными требованиями к безопасности. Обновлять такие данные сложно — применяйте этот метод осторожно.

Цифровые подписи подтверждают подлинность и целостность с помощью закрытых ключей. Сертификаты связывают открытые ключи с удостоверенными личностями и подписываются центрами сертификации. Let's Encrypt предоставляет бесплатные DV-сертификаты. Отзыв сертификатов выполняется с помощью CRL или OCSP. Журналы Certificate Transparency обнаруживают ошибочную выдачу сертификатов. Ed25519 — современный предпочтительный алгоритм подписи.