การสร้างและจัดการสายโซ่ใบรับรอง

CA รากคือใบรับรองที่ลงนามด้วยตนเองและทำหน้าที่เป็นจุดยึดความน่าเชื่อถือสูงสุด กุญแจส่วนตัวของ CA รากต้องเก็บไว้แบบออฟไลน์ (ในระบบที่แยกขาดจากเครือข่ายหรือ HSM) เนื่องจากหากถูกบุกรุกจะทำลายความน่าเชื่อถือของ PKI ทั้งหมด คำสั่ง "openssl req -x509 -new -nodes -key root_key.pem -sha256 -days 3650 -out root_cert.pem" จะสร้างใบรับรองรากที่ลงนามด้วยตนเองและมีอายุ 10 ปี

CA ระดับกลางได้รับการลงนามโดย CA รากและใช้สำหรับการออกใบรับรองในงานประจำวัน ขั้นแรก ให้สร้างกุญแจและ CSR ของ CA ระดับกลางด้วยคำสั่ง "openssl req -new -key intermediate_key.pem -out intermediate.csr" จากนั้นให้ CA รากลงนามด้วยคำสั่ง "openssl x509 -req -in intermediate.csr -CA root_cert.pem -CAkey root_key.pem -CAcreateserial -days 1825 -out intermediate_cert.pem"

ใบรับรองเอนทิตีปลายทาง (ใบรับรองปลายทาง) ได้รับการลงนามโดย CA ระดับกลางสำหรับเซิร์ฟเวอร์หรือไคลเอ็นต์เฉพาะ ให้สร้างกุญแจและ CSR ของเซิร์ฟเวอร์พร้อมชื่อทางเลือกของหัวเรื่อง (SAN) จากนั้นลงนามด้วย CA ระดับกลางโดยใช้คำสั่ง "openssl x509 -req -in server.csr -CA intermediate_cert.pem -CAkey intermediate_key.pem -CAcreateserial -extensions v3_req -days 365 -out server_cert.pem"

กุญแจส่วนตัวของ CA รากจะถูกเก็บไว้แบบออฟไลน์และใช้ลงนามใบรับรอง CA ระดับกลางเพียงจำนวนน้อยเท่านั้น การออกใบรับรองในงานประจำวันดำเนินการโดย CA ระดับกลางที่เชื่อมต่อออนไลน์ หาก CA ระดับกลางถูกบุกรุก ก็สามารถเพิกถอนและแทนที่ได้โดยไม่กระทบต่อ CA ราก กุญแจรากยังคงปลอดภัยเนื่องจากไม่เคยถูกเปิดเผยทางออนไลน์

คำสั่ง "openssl ca" มีกระบวนการทำงานของ CA ที่ครบถ้วนกว่าคำสั่ง "openssl x509 -req" คำสั่งนี้ดูแลฐานข้อมูลใบรับรอง (index.txt) กำหนดหมายเลขลำดับจากไฟล์หมายเลขลำดับ และจัดการการสร้าง CRL โดยต้องใช้ไฟล์กำหนดค่า openssl.cnf ที่จัดเตรียมไว้อย่างถูกต้อง พร้อมส่วนที่เฉพาะสำหรับ CA ซึ่งกำหนดนโยบายใบรับรองและข้อจำกัดความยาวเส้นทาง

ไฟล์สายโซ่ใบรับรองที่สมบูรณ์สำหรับเว็บเซิร์ฟเวอร์จะมีใบรับรองเอนทิตีปลายทาง ตามด้วยใบรับรอง CA ระดับกลางตามลำดับ และไม่รวมใบรับรองราก เนื่องจากเบราว์เซอร์มีคลังใบรับรองรากติดตั้งไว้ล่วงหน้า ลำดับการต่อไฟล์คือ "cat server_cert.pem intermediate_cert.pem > chain.pem" การเรียงลำดับผิดจะทำให้การจับมือ TLS ล้มเหลว

คำสั่ง "openssl verify -CAfile root_cert.pem -untrusted intermediate_cert.pem server_cert.pem" ใช้ตรวจสอบสายโซ่ทั้งหมด แฟล็ก "-untrusted" ใช้ระบุใบรับรองระดับกลางที่เป็นส่วนหนึ่งของสายโซ่แต่ยังไม่ได้รับความเชื่อถือ หากการตรวจสอบสำเร็จ ผลลัพธ์จะเป็น "server_cert.pem: OK" ข้อผิดพลาดที่พบบ่อยมักบ่งชี้ว่าใบรับรองระดับกลางหายไปหรือใบรับรองหมดอายุ

ปัญหาสายโซ่ใบรับรองที่พบบ่อย ได้แก่ ใบรับรองระดับกลางหายไป (เซิร์ฟเวอร์ส่งเฉพาะใบรับรองปลายทาง) การต่อไฟล์ผิดลำดับ (ต้องวางใบรับรองปลายทางไว้ก่อน) ใบรับรองระดับกลางหมดอายุ (มักตรวจพบได้ยากเนื่องจากมีการตรวจติดตามวันหมดอายุของใบรับรองปลายทาง) ใบรับรองที่ลงนามด้วยตนเองไม่อยู่ในคลังความน่าเชื่อถือ และชื่อไม่ตรงกัน (SAN ของใบรับรองไม่ตรงกับชื่อโฮสต์) ปัญหาทั้งหมดตรวจวินิจฉัยได้ด้วย "openssl s_client -showcerts"

PKCS#12 (.pfx หรือ .p12) เป็นรูปแบบคอนเทนเนอร์ที่รวมกุญแจส่วนตัว ใบรับรองเอนทิตีปลายทาง และใบรับรองระดับกลางไว้ในไฟล์เข้ารหัสไฟล์เดียว การสร้างใช้คำสั่ง "openssl pkcs12 -export -out bundle.pfx -inkey server_key.pem -in server_cert.pem -certfile intermediate_cert.pem" รูปแบบนี้จำเป็นสำหรับ IIS ที่เก็บกุญแจของ .NET และ Java รวมถึงแอปพลิเคชันระดับองค์กรจำนวนมาก

PEM คือ ASCII ที่เข้ารหัสแบบ base64 อ่านได้โดยมนุษย์ รองรับออบเจ็กต์หลายรายการในไฟล์เดียว และใช้โดย Apache, nginx และเครื่องมือ OpenSSL ส่วน DER เป็นไบนารีที่มีออบเจ็กต์เดียวต่อไฟล์ ใช้โดย Java (การนำเข้า JKS) Android และเครื่องมือระดับองค์กรบางประเภท ส่วน PKCS#12/PFX เป็นคอนเทนเนอร์ไบนารีเข้ารหัสสำหรับออบเจ็กต์หลายรายการ ใช้โดย Windows และ IIS ควรทราบรูปแบบที่ระบบปลายทางคาดหวังก่อนนำไปใช้งาน

CA สมัยใหม่ต้องบันทึกใบรับรองที่ออกทั้งหมดลงในบันทึก Certificate Transparency (CT) ก่อนส่งมอบ เมื่อสร้าง CA ส่วนตัวสำหรับใช้ภายใน ไม่จำเป็นต้องใช้การบันทึก CT อย่างไรก็ตาม ใบรับรองที่ให้บริการสาธารณะต้องมี Signed Certificate Timestamps (SCT) ฝังอยู่ จึงจะได้รับความเชื่อถือจาก Chrome ส่วน CA ส่วนตัวสามารถใช้นโยบายของตนเองได้โดยไม่ต้องปฏิบัติตามข้อกำหนด CT

เมื่อประกอบไฟล์สายโซ่ใบรับรอง TLS สำหรับเซิร์ฟเวอร์ nginx ควรต่อลำดับใดจึงจะถูกต้อง

CA รากลงนามด้วยตนเอง เก็บไว้แบบออฟไลน์ และลงนามเฉพาะ CA ระดับกลางเท่านั้น CA ระดับกลางจัดการการออกใบรับรองในงานประจำวัน ไฟล์สายโซ่จะมีใบรับรองปลายทางก่อน ตามด้วยใบรับรองระดับกลาง (ไม่รวมใบรับรองราก) ตรวจสอบด้วย "openssl verify -CAfile root.pem -untrusted intermediate.pem leaf.pem" ชุดรวม PKCS#12 รวมกุญแจและใบรับรองสำหรับ Windows/Java การเรียงลำดับสายโซ่ผิดเป็นสาเหตุที่พบบ่อยของความล้มเหลวในการนำไปใช้งาน และตรวจวินิจฉัยได้ด้วย s_client -showcerts