Einführung
Die Public-Key-Infrastruktur (PKI) ermöglicht es Organisationen, die Authentizität von Personen, Geräten und mehr sicherzustellen. In einer etablierten PKI spielen Zertifikate eine zentrale Rolle bei der Autorisierung und Authentifizierung von Benutzeridentitäten. Da Zertifikate regelmäßig generiert, widerrufen und aktualisiert werden, um die Funktionsfähigkeit der Infrastruktur zu gewährleisten, ist es wichtig zu verstehen, wie Zertifikate generiert, zur Authentifizierung verwendet und miteinander verknüpft werden. Bei der Erstellung eines Zertifikats wird außerdem ein Schlüsselpaar erzeugt, bestehend aus einem privaten und einem öffentlichen Schlüssel. Dieses kann für asymmetrische Verschlüsselung, digitale Signaturen und weitere Anwendungen genutzt werden.
Der private Schlüssel wird häufig in einem HSM (Helikopter-Sicherheitsmodul) gesichert , um Datenlecks und damit die Kompromittierung des Schlüssels zu verhindern. Jedes Zertifikat enthält den öffentlichen Schlüssel des Zertifikatsinhabers, der dem Zertifikat die Authentizität dieses Schlüssels verleiht. Beim Aufbau einer sicheren Verbindung kann der zugehörige öffentliche Schlüssel für asymmetrische Verschlüsselung verwendet werden, sodass sich der Benutzer keine Sorgen um Man-in-the-Middle-Angriffe (MITM) machen muss. Wir werden dies nun anhand des ersten im Netzwerk generierten Zertifikats genauer betrachten, um jedes Konzept zu verstehen.
Stammzertifizierungsstellenzertifikat
Die Root- CA bildet das Rückgrat einer PKI und wird daher offline gehalten. Sie signiert ihr Zertifikat selbst und etabliert die Vertrauensbasis zwischen Identitäten zur Ausstellung digitaler Zertifikate. Die Root-CA signiert Zertifikate für die ausstellende CA und andere Zwischenzertifizierungsstellen, wie beispielsweise Richtlinienzertifizierungsstellen (Policy CAs) in einer dreistufigen Architektur. Das Root-Zertifikat ähnelt anderen Zertifikaten, enthält jedoch in der Regel keine CRL-Verteilungspunkte (CDP) oder Zugriffsrechte für Zertifizierungsstellen (AIA).
Da niemand ein Stammzertifikat widerrufen kann, müsste bei einer Kompromittierung der Stammzertifizierungsstelle die gesamte PKI geändert werden. Handelt es sich bei der Stammzertifizierungsstelle um eine öffentliche Zertifizierungsstelle , kann deren Zertifikat den vertrauenswürdigen Zertifikatslisten (CTLs) im Zertifikatmanager (certmgr.msc) hinzugefügt werden, wodurch das Stammzertifikat als vertrauenswürdig eingestuft wird.
Zwischenzertifizierungsstelle oder ausstellende Zertifizierungsstelle
Die Stammzertifizierungsstelle (Root CA) signiert Zertifikate für ausstellende Zertifizierungsstellen (Issuing CAs) und ermöglicht diesen die Erstellung von Endbenutzerzertifikaten, die einer Benutzer-, Geräte- oder Programmidentität zugeordnet sind. Zertifikate von ausstellenden Zertifizierungsstellen werden mit dem privaten Schlüssel der Stammzertifizierungsstelle signiert. Das Zertifikat enthält außerdem AIA (Administrative Information), das Zertifikatsbetrachtern die URL des Stammzertifikats anzeigt, welches der Aussteller des Zertifikats der ausstellenden Zertifizierungsstelle ist.
Das Zertifikat der ausstellenden Zertifizierungsstelle enthält auch das CDP, mit dem sich bestätigen lässt, ob das Zertifikat widerrufen wurde oder nicht.
Das ausstellende CA-Zertifikat wird zum Generieren von Endentitätszertifikaten verwendet, und der private Schlüssel des Zertifikats wird zum Signieren dieser Endentitätszertifikate verwendet.
Endteilnehmerzertifikate
Endteilnehmerzertifikate werden von der ausstellenden Zertifizierungsstelle ausgestellt, die ihren privaten Schlüssel zum Signieren des Zertifikats verwendet. Endteilnehmerzertifikate können Server- oder Gerätezertifikate, z. B. einer Firewall, sein. Endteilnehmerzertifikate können für Sicherheitsdienste wie Authentifizierung, Datenvertraulichkeit und Datenintegrität verwendet werden.
Jedes Zertifikat enthält einen öffentlichen Schlüssel, der als digitale Signatur zum Verschlüsseln von Daten, Herstellen verschlüsselter Sitzungen usw. verwendet werden kann.
Zertifikatsverkettung
Eine Zertifikatskette ist eine Hierarchie von Zertifikaten, die mit End-Entity-Zertifikaten beginnt. Sie wird zurückverfolgt zum Aussteller, der schließlich zum selbstsignierten Zertifikat der Stammzertifizierungsstelle führt.
Zertifikatsketten dienen der Überprüfung der Autorität des öffentlichen Schlüssels und weiterer Informationen in einem typischen TLS/SSL-Zertifikat, einschließlich der Frage, ob das Zertifikat dem angegebenen Subjekt gehört. Dazu wird die Signatur des Zertifikats mit dem öffentlichen Schlüssel des Ausstellerzertifikats verifiziert, dessen Signatur wiederum mit dem öffentlichen Schlüssel des Ausstellers verifiziert wird. Dieser Vorgang wird fortgesetzt, bis das Root-Zertifikat, das letzte Zertifikat in der Kette, erreicht ist. Zur Überprüfung der Zertifikatskette werden folgende Schritte durchgeführt:
- Der Aussteller jedes Zertifikats muss mit dem Betreff des nachfolgenden Zertifikats übereinstimmen. Das bedeutet, dass der Aussteller des Endbenutzerzertifikats mit dem Betreff des Zertifikats der ausstellenden Zertifizierungsstelle übereinstimmen muss usw. Dies setzt sich fort, bis wir zum Root-Zertifikat gelangen, das selbstsigniert ist. Aussteller und Betreff dieses Root-Zertifikats sind identisch. Wenn wir alle Zertifikate vom Endbenutzerzertifikat bis zum Root-Zertifikat erfolgreich verifizieren, ist die korrekte Zertifikatskette bestätigt.
- Bei der Ausstellung eines Zertifikats wird der private Schlüssel der Zertifizierungsstelle zum Signieren des Zertifikats verwendet. Der entsprechende öffentliche Schlüssel wird an das Zertifikat der ausstellenden Zertifizierungsstelle angehängt. Die Signatur des ausgestellten Zertifikats muss daher durch den öffentlichen Schlüssel im Zertifikat des Ausstellers überprüft werden.
- Das Stammzertifikat bildet den Vertrauensanker der PKI. Es sollte im Microsoft Certificate Manager gespeichert werden, damit Browser Zertifikaten vertrauen können, die das Stammzertifikat als letztes Zertifikat in ihrem Zertifizierungspfad enthalten.
Damit ein Zertifikat als vertrauenswürdig gilt, muss es einen gültigen Aussteller haben und auf eine vertrauenswürdige Stammzertifizierungsstelle zurückgehen. Daher werden alle Zwischenzertifizierungsstellen und Endteilnehmerzertifikate als vertrauenswürdig eingestuft.
Zertifikate überprüfen
Wenn ein Browser ein Endteilnehmerzertifikat herunterlädt, lädt er gleichzeitig auch das Zertifikat des Ausstellers oder ein Zertifikatspaket herunter. Mit der Zertifikatsprüfung wird zunächst die Zertifikatskette aufgebaut. Bei erfolgreicher Prüfung und erfolgreicher Verifizierung des Stammzertifikats wird die Gültigkeitsdauer des Zertifikats überprüft. Sind die Zertifikate gültig und wurde auch die Zertifikatskette erfolgreich aufgebaut, ist das Zertifikat vertrauenswürdig. Bei einer fehlenden Validierung warnt der Browser den Nutzer oder verhindert den Besuch der Website.
Fazit
Zertifikate sind in unserer vernetzten Welt unerlässlich. Sie dienen der Authentifizierung, der Verschlüsselung von Kommunikation und Daten sowie dem Schutz der Privatsphäre. Falsch konfigurierte PKIs können zu ungültigen Zertifikaten führen und sollten daher nicht als vertrauenswürdig eingestuft werden. Browser warnen Nutzer oder blockieren den Zugriff auf Webseiten mit nicht vertrauenswürdigen Zertifikaten. Eine intakte PKI erstellt Zertifikate, die Zertifikatsketten bilden und Signaturen verifizieren können. So entsteht ein vertrauenswürdiges Netzwerk von Nutzern, Geräten und Programmen.
