Wat is PKI (Public Key Infrastructure)? Hoe werkt het?

Public Key Infrastructure (PKI) is het geheel van hardware, software, beleid en certificeringsinstanties dat digitale certificaten uitgeeft en beheert, waarbij gebruik wordt gemaakt van paren van publieke en private sleutels om identiteiten te authenticeren en communicatie te versleutelen in plaats van te vertrouwen op wachtwoorden.

PKI werkt door het uitgeven van X.509 digitale certificaten die een publieke sleutel koppelen aan een geverifieerde identiteit, of het nu een website, apparaat of gebruiker is. Een certificeringsinstantie ondertekent elk certificaat en browsers of applicaties valideren de handtekeningketen van het certificaat terug naar een vertrouwde root voordat een versleutelde verbinding tot stand wordt gebracht met behulp van de publieke sleutel. Dit vervangt wachtwoorden door cryptografisch identiteitsbewijs.

Key Takeaways

• PKI combineert asymmetrische en symmetrische encryptie. Asymmetrische encryptie authenticeert de verbinding en wisselt een sessiesleutel uit; symmetrische encryptie zorgt vervolgens voor een efficiënte afhandeling van de daadwerkelijke gegevensoverdracht.
• X.509 is het certificaatformaat waarop PKI vertrouwt. Het standaardiseert de manier waarop identiteits-, publieke sleutel-, geldigheidsperiode- en uitgeversinformatie worden gecodeerd in TLS, digitale handtekeningen en CRL's.
• Een CA-architectuur met twee lagen wordt als standaard aanbevolen. Een offline root-CA in combinatie met een of meer online uitgevende CA's biedt voor de meeste organisaties een goede balans tussen beveiliging, schaalbaarheid en beheersbaarheid.
• CRL's, Delta CRL's en OCSP controleren allemaal de intrekkingsstatus. CRL's tonen alle ingetrokken certificaten, Delta CRL's tonen alleen recente wijzigingen en OCSP controleert de status van een enkel certificaat in realtime.
• PKI gaat veel verder dan alleen websiteversleuteling. Codeondertekening, e-mailondertekening (S/MIME), wifi-authenticatie, VPN-toegang en IoT-apparaatidentificatie zijn allemaal afhankelijk van dezelfde certificaatinfrastructuur.

Hoe PKI-encryptie werkt

PKI maakt gebruik van asymmetrische encryptie voor de uitwisseling van identiteit en sleutels, en schakelt vervolgens over op snellere symmetrische encryptie voor de daadwerkelijke gegevens.

Asymmetrische encryptie maakt gebruik van een wiskundig gekoppeld paar publieke en private sleutels: gegevens die met de publieke sleutel zijn versleuteld, kunnen alleen worden ontsleuteld met de bijbehorende private sleutel. Dit lost het sleuteldistributieprobleem op waarmee symmetrische encryptie te maken heeft, omdat de publieke sleutel openbaar kan worden gedeeld. Algoritmen zoals RSA en ECDSA, met sleutelgroottes vanaf 2048 bits, bieden deze asymmetrische encryptie; langere sleutels zijn exponentieel moeilijker te kraken, maar de berekening ervan duurt langer.

Omdat asymmetrische encryptie relatief traag is, gebruikt PKI deze alleen om de verbinding te authenticeren en een symmetrische sessiesleutel uit te wisselen. Die sessiesleutel verwerkt vervolgens de bulkgegevensoverdracht met behulp van snellere symmetrische encryptie. Dit is precies hoe een TLS-handshake en protocollen zoals S/MIME beide encryptietypen combineren voor zowel veiligheid als snelheid.

Wat digitale certificaten bevatten

Een digitaal certificaat is de door een PKI (Public Key Infrastructure) uitgegeven referentie die een publieke sleutel koppelt aan een geverifieerde identiteit volgens de X.509-standaard.

Certificaten kunnen zelfondertekend zijn voor intern gebruik tussen vertrouwde partijen, of ondertekend door een certificeringsinstantie (CA) voor openbaar gebruik, bijvoorbeeld om een ​​website te beveiligen. Een CA verifieert de identiteit van de aanvrager, bijvoorbeeld door het domeineigendom te bevestigen, voordat het certificaat wordt ondertekend. Het X.509-formaat standaardiseert deze structuur voor TLS/SSL, digitale handtekeningen en certificaatintrekkingslijsten (CRL's), zodat elk compatibel systeem een ​​certificaat op dezelfde manier kan interpreteren.

Tweelaagse versus drielaagse CA-architectuur

De meeste organisaties kiezen tussen twee architecturen voor het structureren van hun certificeringsinstantiehiërarchie.

Twee niveaus	Offline root-CA + online uitgevende CA	De meeste organisaties; de aanbevolen standaardwaarde
Drie niveaus	Offline root-CA + offline beleids-/tussenliggende CA + online uitgevende CA	Organisaties die formele administratieve of beleidsmatige grenzen nodig hebben tussen de uitgevende CA's.

Een architectuur met drie lagen biedt meer veiligheid en flexibiliteit, maar brengt ook hogere kosten en beheerlast met zich mee. Zonder een echte administratieve of beleidsmatige noodzaak wordt de middelste laag vaak niet gebruikt, waardoor een architectuur met twee lagen de standaardaanbeveling blijft voor de meeste PKI-implementaties.

Hoe werkt de controle op intrekking van certificaten?

Drie mechanismen stellen een vertrouwende partij in staat te bevestigen dat een certificaat niet is ingetrokken vóór de natuurlijke vervaldatum.

• CRL (Certificate Revocation List). Een door een certificeringsinstantie ondertekende lijst van alle certificaten die zijn ingetrokken; browsers controleren het certificaat van de website aan de hand van deze lijst.
• Delta CRL. Deze lijst bevat alleen de certificaten die zijn ingetrokken sinds de laatste volledige CRL-publicatie, waardoor updates sneller kunnen worden verspreid.
• ARL (Authority Revocation List). Een CRL-variant die ingetrokken certificaten van certificeringsinstanties weergeeft in plaats van certificaten van eindgebruikers.
• OCSP. Zoals gedefinieerd in RFC 6960, controleert OCSP de status van een enkel certificaat in realtime in plaats van een volledige lijst te downloaden, ten koste van minder details dan een CRL.

Waar PKI buiten websites wordt gebruikt

PKI beveiligt veel meer dan alleen HTTPS-verbindingen in moderne IT-omgevingen.

• Digitale handtekeningen en codeondertekening. PKI verifieert dat software of een document niet is gemanipuleerd en bevestigt wie het heeft ondertekend.
• Certificaatgebaseerde authenticatie. Smartcards, wifi-authenticatie (802.1X) en VPN-toegang maken allemaal gebruik van certificaten in plaats van wachtwoorden.
• Beveiligde e-mail (S/MIME). Zowel de afzender als de ontvanger gebruiken door een certificeringsinstantie ondertekende certificaten om de inhoud van e-mails te versleutelen en te authenticeren.
• IoT-apparaatidentiteit. PKI kent unieke digitale certificaten toe aan slimme apparaten, waardoor fabrikanten deze op grote schaal kunnen volgen, bijwerken en beveiligen.

Hoe encryptieconsultancy kan helpen

De PKI-adviesdiensten van Encryption Consulting omvatten beoordeling, ontwerp en implementatie, ontwikkeling van certificaatbeleid en certificaatpraktijkverklaringen, en PKI-as-a-Service voor organisaties die een aanpasbare, zeer betrouwbare PKI willen zonder zelf de infrastructuur te hoeven beheren. Ondersteund door ISO/IEC 27001:2022 en SOC 2-gecertificeerde werkwijzen.

Veelgestelde Vragen / FAQ

Wat is het verschil tussen PKI en encryptie?

PKI is het bredere raamwerk van certificaten, sleutels en certificeringsinstanties dat digitale identiteit en vertrouwen beheert. Versleuteling, met name asymmetrische versleuteling, is een van de cryptografische instrumenten waarop PKI vertrouwt om identiteiten te authenticeren en sleutels veilig uit te wisselen.

Waarom gebruikt PKI zowel symmetrische als asymmetrische encryptie?

Asymmetrische encryptie is veiliger voor authenticatie en sleuteluitwisseling, maar te traag voor grote hoeveelheden data. PKI gebruikt asymmetrische encryptie om de verbinding te authenticeren en een sessiesleutel uit te wisselen, en schakelt vervolgens over op snellere symmetrische encryptie voor de daadwerkelijke gegevensoverdracht. Zo worden de beveiligingsvoordelen van beide methoden gecombineerd.

Wat is het verschil tussen een root-CA en een subordinate CA?

Een root-CA staat bovenaan de vertrouwenshiërarchie, is doorgaans offline en geïsoleerd van het internet, en ondertekent certificaten voor ondergeschikte CA's. Een ondergeschikte (of intermediaire) CA werkt online, geeft certificaten uit aan eindgebruikers en apparaten, en kan worden hersteld als deze gecompromitteerd raakt zonder de root-CA aan te tasten; een gecompromitteerde root-CA vereist daarentegen het opnieuw opbouwen van de gehele vertrouwensketen.

Ziet een certificaat met uitgebreide validatie er anders uit in de browser?

Dat is niet langer het geval. Extended Validation-certificaten omvatten de meest grondige identiteitsverificatie van de drie validatieniveaus, maar de belangrijkste browsers hebben de kenmerkende visuele weergave, zoals het tonen van de bedrijfsnaam in de adresbalk, in 2019 verwijderd. De waarde van EV zit hem tegenwoordig in de diepte van de verificatie, niet in een zichtbare browserindicator.

Wat is OCSP en waarin verschilt het van een CRL?

OCSP, zoals gedefinieerd in RFC 6960, controleert de intrekkingsstatus van een enkel certificaat in realtime door een responderservice te raadplegen. Dit is sneller dan het downloaden van een volledige certificaatintrekkingslijst (CRL). Het nadeel is dat OCSP minder details retourneert (in principe geldig, ingetrokken of onbekend) en minder robuuste beveiligingsgaranties biedt dan controles op basis van CRL's.

Bouw een PKI die meegroeit met uw organisatie.

Ontdek de PKI-adviesdiensten van Encryption Consulting voor beoordeling, ontwerp en implementatieondersteuning, of bekijk PKI-as-a-Service als een beheerd alternatief.