PKI in življenjski cikel certifikatov

Povzetek. Ta stran opisuje hierarhijo CA ter življenjski cikel certifikatov, naročil in ključev CA: zahtevek, naročilo, odobritev, izdajo, obnovo, preklic, distribucijo stanja, korensko CA brez povezave in ceremonije. Vsaka organizacija ima lastno hierarhijo; poteki so v vsaki namestitvi enaki, ne glede na model delovanja.

• Korenska CA – najvišja CA, samopodpisana, trajno brez povezave.
• Izdajateljska CA – CA organizacije ali partnerja, ki jo certificira korenska CA; izdaja sistemske certifikate.
• Generacija CA – CA z lastnim ključem; menjava ključa ustvari novo generacijo.
• Predloga profila – predloga, ki se vzdržuje v upravljanju in iz katere nastane naročilo.
• Razred profila – kategorija, določena v pravilniku delavca CA, z zavezujočimi pravili (veljavnost, razširitve, pravilo odobritve, ročno ali samodejno).
• CSR – zahtevek za certifikat po PKCS #10 s podpisom vlagatelja kot dokazom posesti.

graph TD
  W[Korenska CA<br/>brez povezave, HSM] --> C1[Izdajateljska CA partnerja A<br/>nameConstraints: partner-a.example<br/>pathLen 0]
  W --> C2[Izdajateljska CA partnerja B<br/>nameConstraints: partner-b.example<br/>pathLen 0]
  C1 --> S1[zaloga.partner-a.example]
  C1 --> S2[stroj7.obrat.partner-a.example]
  C2 --> S3[narocila.partner-b.example]
  classDef off fill:#e1dfdd,stroke:#323130,color:#201f1e
  classDef ca fill:#fde7e9,stroke:#a4262c,color:#201f1e
  classDef ee fill:#deecf9,stroke:#0078d4,color:#201f1e
  class W off
  class C1,C2 ca
  class S1,S2,S3 ee

Vsebina certifikata CA je v orodju korenske CA trdno določena in je ni mogoče prosto nastavljati: cA=TRUE, pathLenConstraint=0, keyUsage samo keyCertSign in cRLSign, nameConstraints kritično. Vsak najemnik ima vsaj eno lastno izdajateljsko CA; nobena CA se ne deli med najemniki. Za vsako generacijo algoritmov obstaja lastna CA – klasična CA naknadno ne postane hibridna, temveč jo nadomesti hibridna generacija.

Naslednji profili prikazujejo zgradbo s privzetimi vrednostmi. Nabori parametrov in veljavnosti sledijo strani Kriptografija in postkvantni prehod in privzetim vrednostim na strani Delovanje in izredne razmere.

Izdajateljska CA partnerja (hibridna)

Različica:               3
Serijska številka:       <iz orodja korenske CA, vsaj 64 bitov naključja>
Algoritem podpisa:       ecdsa-with-SHA384 (1.2.840.10045.4.3.3)
Izdajatelj:              CN=<korenska CA>
Veljavnost:              5 let (privzeto)
Subjekt:                 CN=<ime CA>, O=<najemnik>
Javni ključ:             EC P-384
Razširitve:
  basicConstraints       kritično: cA=TRUE, pathLenConstraint=0
  keyUsage               kritično: keyCertSign, cRLSign
  nameConstraints        kritično: permittedSubtrees dNSName=l.example
  subjectKeyIdentifier, authorityKeyIdentifier
  cRLDistributionPoints  URL seznama preklicanih korenske CA (distribucija)
  authorityInfoAccess    caIssuers: URL korenskega certifikata (distribucija)
  subjectAltPublicKeyInfo (2.5.29.72)  nekritično: ML-DSA-87, 2.16.840.1.101.3.4.3.19
  altSignatureAlgorithm   (2.5.29.73)  nekritično: ML-DSA-87, 2.16.840.1.101.3.4.3.19
  altSignatureValue       (2.5.29.74)  nekritično: podpis ML-DSA korenske CA

Sistemski certifikat

Različica:               3
Serijska številka:       <iz delavca CA, vsaj 64 bitov naključja>
Algoritem podpisa:       ecdsa-with-SHA384
Izdajatelj:              CN=<ime CA>, O=<najemnik>
Veljavnost:              30 dni samodejno, največ 1 leto ročno
Subjekt:                 CN=zaloga.l.example, O=<najemnik, nastavi delavec CA>
Javni ključ:             EC P-256 (ustvari ga sistem)
Razširitve:
  basicConstraints       kritično: cA=FALSE
  keyUsage               kritično: digitalSignature
  extendedKeyUsage       serverAuth (1.3.6.1.5.5.7.3.1), clientAuth (1.3.6.1.5.5.7.3.2)   po razredu profila
  subjectAltName         dNSName=zaloga.l.example                          natanko eno
  subjectKeyIdentifier, authorityKeyIdentifier
  cRLDistributionPoints  URL seznama preklicanih CA
  authorityInfoAccess    caIssuers: URL certifikata CA
  subjectAltPublicKeyInfo (2.5.29.72)  ML-DSA-65 (ustvari ga sistem)
  altSignatureAlgorithm   (2.5.29.73)  ML-DSA-87
  altSignatureValue       (2.5.29.74)  podpis ML-DSA CA

Certifikat agenta. Agenti ključev se preverjajo samo med seboj; klasični preverjevalci njihovih certifikatov nikoli ne vidijo. Certifikat agenta je zato čisti certifikat ML-DSA po RFC 9881: ključ subjekta ML-DSA-65, podpis CA z ML-DSA-87, subjectAltName z imenom DNS strežnika, extendedKeyUsage z identifikatorjem za agente ključev, veljavnost 30 dni s samodejno obnovo.

Učinek omejitve imen. Po RFC 5280 omejitev dNSName=l.example dovoli ime l.example in vsako ime, ki nastane z dodajanjem oznak spredaj, na primer zaloga.l.example ali stroj7.obrat.l.example; l.example.attacker.example in xl.example nista dovoljeni.

sequenceDiagram
  participant AS as Vlagatelj
  participant VE as Upravljanje ali vpis
  participant DB as Podatkovna baza
  participant FG as Odobritelj
  participant WK as Delavec CA
  participant RG as Register
  participant HS as HSM
  AS->>VE: CSR (dokaz posesti), predloga profila, ime DNS
  VE->>VE: preveri CSR, razreši predlogo,<br/>ustvari naročilo kot JSON
  VE->>DB: naročilo (bajti), zgoščena vrednost
  FG->>DB: odobritev = podpis zgoščene vrednosti
  WK->>DB: prebere naročilo in odobritve
  WK->>WK: preverjanje glede na pravilnik
  WK->>RG: namera s serijsko številko
  WK->>HS: podpiše TBS (ML-DSA, nato klasično)
  WK->>RG: rezultat
  WK->>DB: projekcija certifikata
  DB-->>AS: certifikat prek upravljanja ali protokola

Vsebina naročila (obvezno): identifikator in različica formata, identifikator naročila, najemnik, izvor, korelacijski identifikator, vlagateljev ključ idempotentnosti, vlagatelj, izdajateljska CA s prstnim odtisom, razred profila, informativno predloga profila in njena različica, vrsta certifikata, javni ključ (pri hibridnem oba), CSR in njegova zgoščena vrednost, subject, seznam SAN, celotne razširitve s kritičnostjo, algoritem podpisa, začetek in konec veljavnosti, zahtevano pravilo odobritve, čas nastanka, rok. Ni v naročilu: serijska številka.

Preverjanja delavca CA: odobritev oziroma atestacija glede na pravilnik; pravilo je tisto, ki je predpisano za razred profila (naročilo si ne more izbrati blažjega); CA je dovoljena in pripada najemniku; dokaz posesti (pri hibridnem za oba ključa); ime v imenskem prostoru; samo dovoljene razširitve; veljavnost; rok; naročilo ni stornirano; naročilo še ni izvedeno.

stateDiagram
  [*] --> pending_approval : naročilo ustvarjeno
  pending_approval --> approval_complete : odobritve oddane
  pending_approval --> canceled : storniranje
  approval_complete --> claimed : delavec CA začne
  approval_complete --> canceled : storniranje
  claimed --> issued : rezultat v registru
  claimed --> rejected : kršitev pravila ali največje število poskusov
  pending_approval --> expired : rok prekoračen
  issued --> [*]
  rejected --> [*]
  canceled --> [*]
  expired --> [*]

pending_approval, approval_complete in claimed so v podatkovni bazi; issued in rejected sta zavezujoča samo v registru in se zrcalita v podatkovno bazo. Če storniranje pride prepozno, se že izdani certifikat prekliče. Imena stanj so vrednosti, ki jih vrača upravljalni API.

Obnova je nov zahtevek z novim naročilom; stari certifikat ostane veljaven do poteka. Samodejni razredi profilov obnavljajo, ko ostane še tretjina veljavnosti; najkrajša veljavnost je tri dni. Ročni razredi zahtevajo novo odobritev.

stateDiagram
  [*] --> ustvarjen : v HSM
  ustvarjen --> certificiran : ceremonija
  certificiran --> aktiven : omogočen v pravilniku
  aktiven --> samo_seznami : preostala veljavnost krajša od najdaljše veljavnosti profila
  samo_seznami --> ustavljen : zadnji izdani certifikat je potekel
  ustavljen --> unicen : ceremonija
  aktiven --> ustavljen : kompromitacija
  unicen --> [*]

• Menjava (rollover): nov ključ je nova generacija CA z novim certifikatom; isti ključ se ne certificira znova. Stara generacija podpisuje samo še sezname preklicanih.
• Varnostna kopija: samo prek mehanizma HSM in po pravilu več oseb.
• PIN: v shrambi skrivnosti operacijskega sistema gostitelja delavca CA; ceremonije s kvorumom.
• Nadzor: števci podpisov modula se usklajujejo z registrom; odstopanje pomeni sum kompromitacije.

sequenceDiagram
  participant L as Vodja ceremonije
  participant V as Skrbniki (kvorum)
  participant Z as Priča
  participant R as Korenska CA (brez povezave)
  participant K as Drugi kanal
  L->>R: CSR izdajateljske CA (nosilec podatkov)
  K->>L: prstni odtis ključa in imenski prostor,<br/>odčitana na konzoli gostitelja delavca CA
  L->>L: primerjava CSR z drugim kanalom
  V->>R: aktivacija korenskega ključa
  R->>R: podpis certifikata CA s trdno vsebino
  Z->>Z: sopodpis zapisnika
  R->>L: certifikat CA, seznam preklicanih korenske CA,<br/>javni del zapisnika

Veljavnosti, kvorumi, ritem ceremonij in nextUpdate seznama preklicanih korenske CA so kot privzete vrednosti navedeni na strani Delovanje in izredne razmere.

• Razmerij zaupanja med organizacijami; opisuje jih stran Federacija in dvostransko zaupanje.
• OCSP. Podatki o stanju so na voljo prek seznamov preklicanih certifikatov, ki jih adapter TLS prenaša v ritmu.
• Certifikatov za prijavo oseb v aplikacije. TrustBridge identificira sisteme, storitve in agente; osebni ključi za odobritev služijo samo odobritvi.