Vad är PKI (Public Key Infrastructure)? Hur fungerar det?

Public Key Infrastructure (PKI) är den uppsättning hårdvara, programvara, policyer och certifikatutfärdare som utfärdar och hanterar digitala certifikat, med hjälp av offentliga och privata nyckelpar för att autentisera identiteter och kryptera kommunikation istället för att förlita sig på lösenord.

PKI fungerar genom att utfärda digitala X.509-certifikat som binder en offentlig nyckel till en verifierad identitet, oavsett om det är en webbplats, enhet eller användare. En certifikatutfärdare signerar varje certifikat, och webbläsare eller applikationer validerar certifikatets signaturkedja tillbaka till en betrodd rot innan en krypterad anslutning upprättas med den offentliga nyckeln. Detta ersätter lösenord med kryptografiskt bevis på identitet.

Key Takeaways

• PKI kombinerar asymmetrisk och symmetrisk kryptering. Asymmetrisk kryptering autentiserar anslutningen och utbyter en sessionsnyckel; symmetrisk kryptering hanterar sedan själva dataöverföringen effektivt.
• X.509 är certifikatformatet som PKI använder. Den standardiserar hur identitet, offentlig nyckel, giltighetsperiod och utfärdarinformation kodas över TLS, digitala signaturer och CRL:er.
• Tvånivås CA-arkitektur är den rekommenderade standarden. En offline-root-CA plus en eller flera online-utfärdande CA:er balanserar säkerhet, skalbarhet och hanterbarhet för de flesta organisationer.
• CRL:er, Delta-CRL:er och OCSP kontrollerar alla återkallningsstatus. CRL:er listar alla återkallade certifikat, Delta-CRL:er listar endast de senaste ändringarna och OCSP kontrollerar statusen för ett enskilt certifikat i realtid.
• PKI sträcker sig långt bortom webbplatskryptering. Kodsignering, e-postsignering (S/MIME), Wi-Fi-autentisering, VPN-åtkomst och IoT-enhetsidentitet är alla beroende av samma certifikatinfrastruktur.

Hur PKI-kryptering fungerar

PKI förlitar sig på asymmetrisk kryptering för identitet och nyckelutbyte och övergår sedan till snabbare symmetrisk kryptering för faktiska data.

Asymmetrisk kryptering använder ett matematiskt länkat offentligt och privat nyckelpar: data krypterad med den offentliga nyckeln kan bara dekrypteras med den matchande privata nyckeln. Detta löser problemet med nyckeldistribution som symmetrisk kryptering står inför, eftersom den offentliga nyckeln kan delas öppet. Algoritmer som RSA och ECDSA, med nyckelstorlekar från 2048 bitar och uppåt, ger denna asymmetriska kryptering; längre nycklar är exponentiellt svårare att knäcka men långsammare att beräkna.

Eftersom asymmetrisk kryptering är jämförelsevis långsam använder PKI den endast för att autentisera anslutningen och utbyta en symmetrisk sessionsnyckel. Den sessionsnyckeln hanterar sedan massöverföringen av data med snabbare symmetrisk kryptering, vilket är exakt hur en TLS-handskakning och protokoll som S/MIME kombinerar båda krypteringstyperna för säkerhet och hastighet.

Vad digitala certifikat innehåller

Ett digitalt certifikat är den PKI-utfärdande autentiseringsuppgifterna, som binder en offentlig nyckel till en verifierad identitet enligt X.509-standarden.

Certifikat kan vara självsignerade för internt bruk mellan betrodda parter, eller signerade av en certifikatutfärdare för offentligt bruk, till exempel för att säkra en webbplats. En certifikatutfärdare verifierar begärarens identitet, till exempel genom att bekräfta domänägande, innan signering. X.509-formatet standardiserar denna struktur över TLS/SSL, digitala signaturer och certifikatåterkallningslistor, så att alla kompatibla system kan analysera ett certifikat på samma sätt.

Tvånivås vs. trenivås CA-arkitektur

De flesta organisationer väljer mellan två arkitekturer för att strukturera sin certifikatutfärdarhierarki.

Två nivåer	Offline root-CA + online utfärdande CA	De flesta organisationer; den rekommenderade standarden
Tre nivåer	Offline-rot + offline-policy/mellanliggande CA + online-utfärdande CA	Organisationer som behöver formella administrativa eller policymässiga gränser mellan utfärdande CA:er

Trenivåarkitektur ger säkerhet och flexibilitet men också kostnader och administrationskostnader; utan ett verkligt administrativt eller policymässigt behov förblir mellannivån ofta oanvänd, vilket är anledningen till att tvånivåer fortfarande är standardrekommendationen för de flesta PKI-distributioner.

Så fungerar kontroll av återkallelse av certifikat

Tre mekanismer låter en förlitande part bekräfta att ett certifikat inte har återkallats före dess naturliga utgångsdatum.

• CRL (lista över återkallelse av certifikat). En CA-signerad lista över alla certifikat som har återkallats; webbläsare kontrollerar webbplatsens certifikat mot denna lista.
• Delta CRL. Listar endast de certifikat som återkallats sedan den senaste fullständiga CRL-publiceringen, vilket gör det snabbare att distribuera uppdateringar.
• ARL (lista över återkallade auktoriteter). En CRL-variant som listar återkallade certifikatutfärdarcertifikat snarare än slutanvändarcertifikat.
• OCSP. OCSP, som definieras i RFC 6960, kontrollerar statusen för ett enskilt certifikat i realtid istället för att ladda ner en fullständig lista, vilket resulterar i mindre detaljer än en CRL.

Var PKI används utöver webbplatser

PKI säkrar mycket mer än HTTPS-anslutningar i moderna IT-miljöer.

• Digitala signaturer och kodsignering. PKI verifierar att programvara eller ett dokument inte har manipulerats och bekräftar vem som signerade det.
• Certifikatbaserad autentisering. Smartkort, Wi-Fi-autentisering (802.1X) och VPN-åtkomst använder alla certifikat istället för lösenord.
• Säker e-post (S/MIME). Både avsändare och mottagare använder CA-signerade certifikat för att kryptera och autentisera e-postinnehåll.
• IoT-enhetsidentitet. PKI tilldelar unika digitala certifikat till smarta enheter, vilket gör det möjligt för tillverkare att spåra, uppdatera och säkra dem i stor skala.

Hur krypteringskonsulting hjälper

Encryption Consultings PKI-rådgivningstjänster omfattar utvärdering, design och implementering, utveckling av certifikatpolicyer och certifikatpraxisutlåtanden, samt PKI-som-en-tjänst för organisationer som vill ha en anpassningsbar PKI med hög tillförlitlighet utan att själva hantera infrastrukturen. Stöds av ISO/IEC 27001:2022 och SOC 2-certifierade metoder.

Vanliga frågor om partihandel med mat och dryck

Vad är skillnaden mellan PKI och kryptering?

PKI är det bredare ramverket av certifikat, nycklar och certifikatutfärdare som hanterar digital identitet och förtroende. Kryptering, särskilt asymmetrisk kryptering, är ett av de kryptografiska verktyg som PKI förlitar sig på för att autentisera identiteter och utbyta nycklar på ett säkert sätt.

Varför använder PKI både symmetrisk och asymmetrisk kryptering?

Asymmetrisk kryptering är säkrare för autentisering och nyckelutbyte men för långsam för bulkdata. PKI använder asymmetrisk kryptering för att autentisera anslutningen och utbyta en sessionsnyckel, och växlar sedan till snabbare symmetrisk kryptering för själva dataöverföringen, vilket kombinerar säkerhetsfördelarna från båda.

Vad är skillnaden mellan en rot-CA och en underordnad CA?

En rot-CA sitter högst upp i förtroendehierarkin, hålls vanligtvis offline och har separata certifikat, och signerar certifikat för underordnade CA:er. En underordnad (eller mellanliggande) CA arbetar online, utfärdar certifikat till slutanvändare och enheter, och kan återskapas om de komprometteras utan att påverka roten; en komprometterad rot kräver däremot att hela förtroendekedjan återuppbyggs.

Ser ett Extended Validation-certifikat annorlunda ut i webbläsaren?

Inte längre. Extended Validation-certifikat innebär den mest grundliga identitetsverifieringen av de tre valideringsnivåerna, men de flesta webbläsare tog bort den distinkta visuella behandlingen, som att visa företagsnamnet i adressfältet, år 2019. Värdet av elbilar idag är verifieringens djup, inte en synlig webbläsarindikator.

Vad är OCSP och hur skiljer det sig från en CRL?

OCSP, definierat i RFC 6960, kontrollerar ett enskilt certifikats återkallningsstatus i realtid genom att fråga en svarstjänst, vilket är snabbare än att ladda ner en fullständig lista över återkallelser av certifikat. Nackdelen är att OCSP returnerar mindre detaljer (i huvudsak bra, återkallat eller okänt) och har mindre robusta säkerhetsgarantier än CRL-baserad kontroll.

Bygg PKI som skalar med din organisation

Utforska Encryption Consultings PKI-rådgivningstjänster för bedömning, design och implementeringsstöd, eller se PKI-as-a-Service för ett hanterat alternativ.