Цифровые сертификаты
Одна из главных проблем асимметричных криптосистем состоит в том, что пользователи должны постоянно следить, зашифровывают ли они сообщения истинными ключами своих корреспондентов. В среде свободного обмена открытыми ключами через общественные серверы-депозитарии атаки по принципу «человек в середине» представляют серьёзную потенциальную угрозу. В этом виде атак злоумышленник подсовывает пользователю поддельный ключ с именем предполагаемого адресата; данные зашифровываются подставным ключом, перехватываются его владельцем-злоумышленником, попадая в итоге в чужие руки.
В среде криптосистем с открытым ключом критически важно, чтобы вы были абсолютно уверены, что открытый ключ, которым собираетесь что-то зашифровать – не искусная имитация, а истинная собственность вашего корреспондента. Можно попросту шифровать только теми ключами, которые были переданы вам их владельцами из рук в руки на дискетах. Но предположим, что нужно связаться с человеком, живущим на другом краю света, с которым вы даже незнакомы; как вы можете быть уверены, что получили его подлинный ключ?
Цифровые сертификаты ключей упрощают задачу определения принадлежности открытых ключей предполагаемым владельцам.
Сертификат есть форма удостоверения. Иные виды удостоверений включают ваши водительские права, государственный паспорт, свидетельство о рождении, и т.п. Каждое из них несёт на себе некоторую идентифицирующую вас информацию и определённую неподделываемую запись, что кто-то другой (госструктура, частное лицо) установил вашу личность. Некоторые сертификаты, такие как паспорт, – самодостаточное подтверждение вашей личности; будет довольно скверно, если кто-то похитит его, чтобы выдать себя за вас.
Цифровой сертификат в своём предназначении аналогичен физическому. Цифровой сертификат ключа – это информация, прикреплённая к открытому ключу пользователя, помогающая другим установить, является ли ключ подлинным и верным. Цифровые сертификаты нужны для того, чтобы сделать невозможной попытку выдать ключ одного человека за ключ другого.
Цифровой сертификат состоит из трёх компонентов:
открытого ключа, к которому он приложен;
данных, или записей, сертификата (сведения о личности пользователя, как то, имя, электронная почта и т.п., а также, по необходимости, дополнительные ограничителельные сведения: права допуска, рабочие лимиты и прочее);
одной или нескольких цифровых подписей, «связывающих» ключ с сертификатом.
Цель ЭЦП на сертификате – указать, что сведения сертификата были заверены доверенным третьим лицом или организацией. В то же время цифровая подпись не подтверждает достоверность сертификата как целого; она является поручительством только того, что подписанная запись сертификата (идентифицирующая информация) связаны с данным открытым ключом.
Таким образом, сертификат, обычно, – это набор идентифицирующих сведений, связанных с открытым ключом и подписанных доверенным третьим лицом, дабы доказать их подлинность и взаимосвязность. Сертификат может быть представлен множеством различных форматов.
Распространение сертификатов
Сертификаты применяются, когда нужно обменяться с кем-нибудь ключами. Небольшим группам людей, нуждающимся в защищённой связи, не составит труда просто передать друг другу дискеты или отправить электронные письма, содержащие копии их ключей.
Это – ручное распространение открытых ключей, и оно эффективно только до определённого этапа. Дальнейшее – за пределами возможностей данного метода, и тогда возникает необходимость развёртывания системы, которая бы обеспечивала достаточную надёжность и безопасность, предоставляла возможности хранения и обмена ключами, так что коллеги, бизнес-партнёры или незнакомцы смогли бы отправлять друг другу зашифрованные сообщения, если в том возникнет необходимость.
Такая система может реализоваться в форме простого хранилища-депозитария, называемого сервером сертификатов, или сервером-депозитарием открытых ключей, или иметь более сложную и комплексную структуру, предполагающую дополнительные возможности администрирования ключей, и называемую инфраструктурой открытых ключей (Public Key Infrastructure, PKI).
Серверы-депозитарии
Сервер-депозитарий, также называемый сервером сертификатов, или сервером ключей, – это сетевая база данных, позволяющая пользователям оставлять и извлекать из неё цифровые сертификаты. Сервер ключей также может иметь некоторые функции администрирования, помогающие организации поддерживать свою политику безопасности. Например, на хранение могут оставляться только ключи, удовлетворяющие определённым критериям.
Инфраструктуры открытых ключей (PKI)
PKI, как и простой сервер-депозитарий, имеет базу данных для хранения сертификатов, но, в то же время, предоставляет сервисы и протоколы по управлению открытыми ключами. В них входят возможности выпуска (издания), отзыва (аннулирования) и системы доверия сертификатов. Главной же особенностью PKI является наличие компонентов, известных как Центр сертификации (Certification Authority, CA) и Центр регистрации (Registration Authority, RA).
Центр сертификации (ЦС) издаёт цифровые сертификаты и подписывает их своим закрытым ключом. Из-за важности своей роли, ЦС является главным компонентом инфраструктуры PKI. Используя открытый ключ ЦС, любой пользователь, желающий проверить подлинность конкретного сертификата, сверяет подпись Центра сертификации и, следовательно, удостоверяется в целостности содержащейся в сертификате информации и, что более важно, во взаимосвязности сведений сертификата и открытого ключа.
Как правило, Центром регистрации (ЦР) называется система людей, механизмов и процессов, служащая целям зачисления новых пользователей в структуру PKI и дальнейшего администрирования постоянных пользователей системы. Также ЦР может производить «веттинг» – процедуру проверки того, принадлежит ли конкретный открытый ключ предполагаемому владельцу.
ЦР – это человеческое сообщество: лицо, группа, департамент, компания или иная ассоциация. С другой стороны, ЦС – обычно, программа, выдающая сертификаты своим зарегистрированным пользователям. Существуют и защищённые от взлома аппаратные реализации ЦС, сооружённые из пуленепробиваемых материалов и снабжённые «красной кнопкой», аннулирующей в критической ситуации все выданные ключи.
Роль ЦР-ЦС аналогична той, что выполняет государственный паспортный отдел: одни его сотрудники проверяют, требуется ли выдача паспорта (работа ЦР), а другие изготовляют сам документ и передают его владельцу (работа ЦС). Наличие ЦР для ЦС не обязательно, но оно обеспечивает разделение функций, которое иногда необходимо.
Аннулирование сертификата
Применение сертификата допустимо только пока он достоверен. Опасно полагаться на то, что сертификат будет защищён и надёжен вечно. В большинстве организаций и во всех PKI сертификат имеет ограниченный срок «жизни». Это сужает период, в который система может оказаться под угрозой, если сертификат будет взломан.
Таким образом, сертификат создаётся с определённым заданным периодом достоверности, начинающимся с даты создания и заканчивающимся датой истечения (аналогично сроку годности пищевых продуктов или действию водительских прав). Сертификат может быть использован в течение всего периода действия, по истечении которого перестаёт быть верным, поскольку достоверность его идентификационно-ключевой пары более не может быть гарантирована. (Тем не менее, сертификат по-прежнему может применяться для подтверждения информации, зашифрованной или подписанной им ранее в течение периода жизни; однако он становится неприменим для будущих криптографических нужд.)
Но иногда появляется потребность сделать сертификат недействительным до истечения срока его жизни, например, в случае увольнения владельца сертификата с настоящего места работы или когда у владельца возникает подозрение, что закрытый ключ данного сертификата был скомпрометиран. Такой процесс называется отзывом или аннулированием. Аннулированный сертификат гораздо более подозрителен, нежели истекший. Истекший сертификат более непригоден к использованию, однако, не несёт такой угрозы скомпрометированности, как аннулированный.
Любой пользователь, заверивший сертификат (поручившийся за взаимосвязность ключа и сведений сертификата), в любой момент может отозвать с него свою подпись, используя тот же закрытый ключ, которым её создавал. Отозванная подпись указывает на то, что заверитель счёл, что открытый ключ и идентификационная информация более не связаны друг с другом, или что открытый ключ сертификата (или соотвествующий закрытый) был скомпрометирован. Отозванная подпись имеет практически такое же значение, как и аннулированный сертификат.
Разделение ключа
Говорят, что секрет – это уже не секрет, когда его знают два человека. Разделение закрытого ключа опровергает такое мнение. Хотя это и не рекомендуемая практика, разделение закрытого ключа в определённых ситуациях бывает необходимо. Например, корпоративные ключи подписания (Corporate Signing Keys, CSK) – это особо важные закрытые ключи, используемые организацией, например, для заверения правовых документов, личной информации сотрудников или пресс-релизов для удостоверения авторства. В данном случае будет полезно, чтобы несколько членов компании имело доступ к закрытому ключу. Но это равно будет значить, что каждый из членов команды сможет свободно и в полной мере выступать от имени компании.
Решением подобной проблемы является разделение и распределение закрытого ключа между несколькими лицами таким образом, что для восстановления его в рабочее состояние нужно присутствие более одного или двух хранителей частей (долей) ключа. Если собрано слишком мало долей – ключ бесполезен.
Например, можно разделить ключ на три доли с требованием любых двух из них для реконструкции или разделить его на две доли с необходимостью использования обеих. Если для процедуры реконструкции применяется защищённое сетевое соединение, хранителям долей ключа не нужно присутствовать вместе в одной географической точке.