Установка центра сертификации на предприятии. Часть 2 / Хабр

Online certificate status protocol

В рамках данного цикла статей я не буду использовать OCSP серверы для дополнительного метода распространения информации об отозванных сертификатах. При желании вы можете обратиться к исчерпывающей статье на сайте TechNet:

. Как показывает практика, в большинстве случаев установка и поддержка OCSP не оправдывает себя по ряду причин.

Основная задача OCSP: разгрузка трафика скачивания CRL. Как известно, CRL содержит список всех отозванных сертификатов за всё время жизни ЦС, и в какой-то момент при интенсивном отзыве сертификатов его размер может достичь внушительных размеров (несколько мегабайт).

Выше уже отмечалось, что 100к отозванных сертификатов составит порядка 9МБ в CRL файле. В то время как проверка отзыва любого сертификата при использовании OCSP будет занимать фиксированный размер ~2.5КБ. Есть ощутимая разница. На практике же, зачастую интенсивность отзыва гораздо ниже. Если говорить о корневых ЦС или ЦС политик, у них отзыв будет штучный, и размер их списка отзыва едва ли превысит 1КБ.

Следует отметить, что OCSP может быть эффективным в ситуации, когда есть один проверяемый сертификат и много клиентов, которые его хотят проверить. Это типичный сценарий сертификата SSL/TLS. В этом случае каждый клиент вместо скачивания условного 9МБ списка отзыва потратит 2.

5КБ трафика OCSP. Но в обратной ситуации (один сервер проверяет множество клиентских сертификатов) OCSP может вызвать значительную нагрузку на сеть. К этому можно отнести типичные сценарии корпоративных сетей: аутентификация клиентов при помощи сертификатов, такие как аутентификация EAP-TLS в беспроводных сетях и VPN, аутентификация Kerberos на контроллерах домена.

Предположим, сотрудники пришли на работу и используют сертификаты для аутентификации в сети (смарт-карты, сертификаты на мобильных устройствах) и контроллер домена, Серверы RADIUS вынуждены проверять каждый клиентский сертификат. Для проверки только 1К сертификатов будет затрачено 2.5МБ трафика. В этой ситуации пользы от OCSP никакой, даже наоборот.

Этот аспект учтен в логике продуктов Microsoft. Если за определённый промежуток времени клиент Crypto API проверяет 50 (это значение можно настроить) сертификатов от одного издателя при помощи OCSP, тогда на этом работа с OCSP заканчивается, и клиент скачивает и кэширует CRL для этого издателя.

Зачем нужен частный pki?

Шифрование, цифровые подписи и сертификаты всё плотнее входят в нашу повседневную интернет-жизнь. Если об этих терминах 10 лет назад говорили мало, и далеко не всем ИТ специалистам был известен смысл этих слов, то сейчас они у многих на слуху. И этот процесс длится не год и не два, а добрый десяток лет.

Сейчас мы находимся в активной фазе развития клиент-серверных веб-сервисов (привет мейнфреймам!), и значительная доля коммуникации людей и устройств перекладывается на компьютерные сети и интернет. Как следствие, новые условия диктуют новые требования к защите данных.

Издающий цс

Аналогичная таблица составляется и для издающего ЦС.

Корневой цс

Для установки и создания корневого ЦС вам потребуется определить и сконфигурировать параметры сертификата и сервера ЦС в соответствии с представленными в следующей таблице значениями.

* — копируется на сервер IIS вручную.

Об авторе

Вадим Поданс

— специалист в области автоматизации PowerShell и Public Key Infrastructure, Microsoft MVP: Cloud and Datacenter Management с 2009 года и автор модуля PowerShell PKI. На протяжении 9 лет в своём блоге освещает различные вопросы эксплуатации и автоматизации PKI на предприятии. Статьи Вадима о PKI и PowerShell можно найти на его

Общие вопросы планирования

Для успешного внедрения любого технического решения необходимо тщательное планирование. Внедрение PKI не является исключением. Более того, если в определённых случаях ошибки изначального планирования могут быть исправлены относительно быстро и легко, то в PKI это однозначно не так.

Например, срок действия сертификатов CA составляет порядка 10-20 лет. Одна из причин такого долгого срока жизни в том, что перевыпуск этих сертификатов является несколько трудоёмкой операцией и могут потребовать изменений на большом количестве клиентов.

Усугубляется это тем, что изменения потребуются и на клиентах, к которым вы можете не иметь доступа. Другой момент заключается в том, что при внесении некоторых изменений в архитектуру PKI вам потребуется поддерживать текущую конфигурацию на всё время жизни уже изданных сертификатов.

Иными словами, для новых сертификатов будет действовать новая конфигурация, но параллельно с ней необходимо будет поддерживать и предыдущую конфигурацию, чтобы уже изданные сертификаты могли корректно работать. Это тоже добавляет сложности в поддержке PKI в работоспособном состоянии.

Учитывая указанные моменты, к планированию PKI следует подходить самым серьёзным образом. И только тогда PKI будет успешно выполнять свои функции в обеспечении цифровой безопасности в течении продолжительного срока.

Многоступенчатый процесс планирования опирается на логическую диаграмму выбранной модели. На каждой ступени элементы диаграммы разворачиваются (детализуется) и для него формализуются связи, задачи и требования. При необходимости детализация продолжается до тех пор, когда будет получена полностью формализованная система. В этой статье демонстрируется пример такого подхода к планированию.

Общие положения

PKI является технологией безопасности, которая основывается на стандарте

X.509

и использует цифровые сертификаты. Целью PKI является повышение безопасности ИТ инфраструктуры предприятия за счёт предоставления механизмов по защите данных от несанкционированного доступа и незаконного изменения данных (подделка данных). Это достигается двумя основными криптографическими механизмами:

Типичная инфраструктура PKI состоит из следующих компонентов:

Структура ЦС и сертификатов выстраиваются в древовидную иерархию. Каждый ЦС может выполнять одну или несколько (совмещать) ролей:

• Корневой ЦС – специальный тип ЦС, который имеет самоподписанный сертификат и является корнем дерева (отсюда и название). Этот тип ЦС является стартовой точкой доверия ко всем сертификатам в данной иерархии (дерева). Иными словами, клиент должен явно доверять конкретному корневому сертификату (а именно, комбинации: издатель и открытый ключ), чтобы доверять сертификатам, находящимся в остальной части дерева. Важно отметить, что доверие транзитивно. Клиент при проверке конечного сертификата будет выстраивать цепочку (путь) от конечного сертификата до вершины иерархии (корневого сертификата). И если клиент доверяет вершине, то будут и основания доверять конечному сертификату на правах транзитивности.
• ЦС политик – технически, это такой же ЦС, как и все остальные (в разрезе иерархии), с тем отличием, что дополняется внешними политиками и ограничениями по выдаче и использования цифровых сертификатов.
• Издающий ЦС – это ЦС общего назначения, который выполняет подпись и выдачу цифровых сертификатов потребителям.

Для понимания процесса построения цепочек сертификатов рекомендую прочитать следующую статью:

. Данная статья ориентирована на платформу Microsoft CryptoAPI, она также справедлива (за некоторыми исключениями) и для других реализаций криптографических платформ.

Поскольку ЦС выстраиваются в древовидную иерархию, возможно организовать многоуровневую иерархию, где на каждом уровне ЦС будет выполнять как роль издающего ЦС, так и дополнительные функции. В самом простом случае один ЦС может совмещать все роли, т.е. быть корневым, обеспечивать какие-то политики выдачи и выдавать сертификаты конечным потребителям.

Более крупные компании и/или с более зрелой организацией ИТ-процессов уже используют разделение ЦС по ролям. Например, в головном офисе держат корневой ЦС, выдающий сертификаты только другим ЦС, которые уже на себе накладывают политики выдачи. Они могут не обслуживать напрямую конечных потребителей, а выдавать сертификаты другим подчинённым ЦС, которые, в свою очередь, и будут обслуживать конечных потребителей. В каждом подходе есть свои плюсы и минусы, которые будут рассмотрены ниже.

Одноуровневая иерархия

Одноуровневая иерархия является самой простой в реализации и имеет следующий вид:

Такая иерархия является самой простой и экономичной как по ресурсам (лицензиям), так и по расходам на обслуживание и управление. Достаточно развернуть один такой ЦС в лесу Active Directory, и он будет обеспечивать сертификатами всех потребителей. Из неочевидных, но немаловажных достоинств можно отметить очень короткую цепочку сертификатов. Т.е. время на проверку доверенности и отзыва сертификата будет тратиться гораздо меньше, чем в любых других иерархиях.

Однако одноуровневая иерархия обладает рядом достаточно существенных недостатков. Самый крупный из них – низкий уровень безопасности. Поскольку ЦС в такой схеме должен быть постоянно включенным в сеть, чтобы клиенты могли запрашивать сертификаты, значительно увеличивается риск его компрометации.

Последствия компрометации могут быть чудовищными, вплоть до полной потери контроля над Active Directory и краху ИТ систем. Это может быть вызвано как недостаточными мерами безопасности, наличием не закрытых уязвимостей ОС или компонентах системы, которые позволяют удалённое исполнение кода и т.д. Как отмечалось выше, отозвать нормальным способом такой сертификат уже нельзя, и последствия будут действительно тяжёлыми.

Другой момент связан с гибкостью разделения ЦС на функциональные уровни (делегирование). Например, невозможно организовать несколько различных политик выдачи, разделить на классы (например, один ЦС издаёт сертификаты только машинам и устройствам, другой только для пользователей) и т.д., потому что он всего один.

Недостатки одноуровневой иерархии заметно перевешивают её преимущества в лёгкости и компактности. Именно поэтому такая конфигурация имеет смысл лишь в каких-то небольших и изолированных сетях с низкими требованиями по безопасности. Например, это может быть какая-то тестовая среда. В бизнес-среде такое решение использовать не рекомендуется.

Планирование аппаратных требований

Службы сертификатов AD CS в целом нетребовательны к аппаратным ресурсам (на фоне других серверных служб). Основная нагрузка ложится на центральный процессор для выполнения криптографических операций (хэширование, шифрование и подпись). Кроме того, есть определённая нагрузка на диски для работы базы данных сертификатов (AD CS использует JET Database Engine). Это в теории.

На практике аппаратных ресурсов даже бюджетных линеек серверов будет более чем достаточно для функционирования служб сертификатов, поскольку реальные потребности весьма малы на фоне требований ОС к аппаратным ресурсам. В эпоху Windows Server 2003 была написана статья Evaluating CA Capacity, Performance, and Scalability (ссылка на архивную копию, т.к. оригинал удалён с сайта TechNet), освещающую общие моменты, которые нужно учитывать при планировании аппаратных ресурсов.

В 2021 году, Windows PKI Team провела тесты производительности с использованием более современного оборудования (образца 2007 года) под управлением Windows Server 2008. С результатами можно ознакомиться в их блоге: Windows CA Performance Numbers.

Данные в этих статьях, говорят о том, что сервер AD CS на аппаратном сервере выпуска 2007 года позволяет выпускать порядка 150 сертификатов в секунду. Реальная же потребность в скорости выдачи сертификатов на порядки ниже. Поэтому для ЦС общего назначения советую ориентироваться на рекомендуемые аппаратные требования к самой ОС.

Здесь следует отметить, что в конфигурации для корневого ЦС будет отсутствовать (или должен быть отключен) сетевой интерфейс (поскольку он не будет подключен к сети) и присутствовать хотя бы один интерфейс для съёмных носителей.

Планирование имён цс

Имя ЦС – это имя, которое будет отображено в поле

Subject

конкретного ЦС. Не путать с именем хоста, на котором работает служба сертификатов. Полное имя ЦС будет состоять из двух компонентов, самого имени (атрибут CN или Common Name) и опционального суффикса в формате X.500. По умолчанию ADCS назначает имя в следующем формате:

Для Standalone CA: <ComputerName>-CA

Для Enterprise CA: <DomainShortName>-<ComputerName>-CA, <X500DomainSuffix>

Хорошо это или плохо? Технически, вы можете выбрать любое имя, функционально оно ни на что влиять не будет. Есть мнение, что имя вашего ЦС является в некотором роде визитной карточкой вашей PKI, отражая ваше отношение к деталям, которые не имеют непосредственного отношения к функциональности, но обеспечивают достаточный уровень информативности и открытости. Поэтому при выборе полного имени сертификата следует руководствоваться несколькими рекомендациями:

Предположим, что вы подбираете имя для корневого ЦС компании Contoso Pharmaceuticals Ltd., которая находите в городе Рига, Латвия и управление обеспечивается отделом информационных технологий. В этом случае имя ЦС может иметь следующий вид:

CN=Contoso Pharm Root Certification Authority, OU=Division Of IT (DoIT), O=Contoso Pharmaceuticals Ltd., L=Riga, C=LV

Следует помнить, что атрибут Country поддерживает только двухбуквенный индекс страны. Например, LV, GB, RU, US и т.д. В качестве дополнительных примеров, можете обратиться к сертификатам ЦС коммерческих провайдеров, как VeriSign/Symantec, DigiCert и т.д.

Для подчинённого ЦС это имя будет похожим, за исключением того, что слово Root в имени будет заменено на Subordinate или Issuing. В случае трёхуровневой иерархии, где явно выделяется ЦС политик, слово Root будет заменено на Policy. Как я выше отмечал, в вашей компании могут применяться другие правила, и вы можете их внедрить в имена ЦС, на функциональность это влиять не будет. При этом следует избегать:

• Чрезмерно длинных имён в атрибуте CN (не более 50 символов). При длине атрибута CN свыше 51 символа, оно будет укорочено с пристыковкой хэша отброшенного фрагмента имени в конец имени. Это называется процессом «санитизации» имени, который описан в §3.1.1.4.1.1 протокола [MS-WCCE]. Т.е. может случиться так, что при слишком длинном имени слово оборвётся на середине и будет иметь неприглядный вид.
• Использовать буквы, которые не входят в состав латинского алфавита, т.е. никакой криллицы или диактрических букв (например, ā, ž, Ü, ẞ). ADCS поддерживает только однобайтовые кодировки для атрибута CN и для ограниченного набора символов. Неподдерживаемые символы будут преобразованы в другую кодировку и станут нечитаемыми. Полный список запрещённых символов представлен в §3.1.1.4.1.1.2 протокола [MS-WCCE]. Здесь работает принцип «лучшее – враг хорошему», поэтому имена должны быть достаточно лаконичными и информативными.

Планирование политик выдачи сертификатов

Политики выдачи сертификатов являются одним из самых сложных для понимания аспектов в работе сертификатов и зачастую полностью игнорируется администраторами при планировании и развёртывании PKI на предприятии. Однако понимание и умение управлять политиками выдачи даёт нам более гибкую систему, дополнительный уровень контроля и, в конце концов, как метод описания и документирования PKI.

Планирование сроков действия crl

Это всё было о составе списков отзыва для каждого ЦС. Теперь следует определить сроки:

Здесь тоже можно применить подход в зависимости от условий эксплуатации. Риск отзыва промежуточного ЦС весьма низкий, следовательно, нет смысла слишком часто публиковать пустой CRL. В современной практике применяются следующие типовые значения по сроку действия CRL для ЦС, которые выписывают сертификаты только другим ЦС:

Для подчиненных ЦС схема такая же. Поскольку риск отзыва клиентских сертификатов высокий, то можно предположить и высокую частоту отзыва. Следовательно, таким ЦС следует выполнять публикацию списков отзыва гораздо чаще, а для экономии трафика комбинировать базовые и дифференциальные CRL.

Можно понять желание администраторов уменьшить это время (в идеале – мгновенно), чтобы клиенты не признавали отозванный сертификат действительным. Однако, уменьшение одного риска приводит к увеличению другого риска. Представьте, что по какой-то причине отказал сервер ЦС в момент, когда предыдущий CRL близок к истечению срока действия, а новый CRL невозможно опубликовать.

Microsoft CA по умолчанию уже закладывает некоторый резерв по времени на непредвиденные случаи и когда распространение списков отзыва по всем точкам публикации занимает некоторое время (например, вызваны латентностью репликации). Этот резерв в английской терминологии называется CRL overlap.

Это достигается использованием двух полей в списке отзыва: Next CRL Publish и Next Update. Поле Next CRL Publish указывает на время, когда ЦС опубликует обновлённый список отзыва (автоматически). Next Update указывает на время, когда срок действия текущего списка истечёт.

Поле Next Update будет всегда выставлен на несколько позднее время, чем Next CRL Publish. Другими словами, ЦС опубликует обновлённый список отзыва до истечения срока предыдущего. Алгоритм вычисления автоматических значений для этих полей нетривиален и описан в следующей статье:

How ThisUpdate, NextUpdate and NextCRLPublish are calculated (v2). Если значения по умолчанию вас не устраивают по тем или иным причинам, их можно отредактировать. Необходимо учитывать, что запас по времени имеет нижние и верхние границы.

Например, верхняя граница не может превышать срока действия самого CRL. Так, если срок действия CRL составляет 1 день, то запас может составлять максимум 1 день, и тогда ЦС будет публиковать списки отзыва ежедневно, но срок действия будет составлять 2 дня. Тем самым достигается запас времени на восстановление ЦС в случае непредвиденных обстоятельств.

На практике я достаточно часто наблюдал желание администраторов закрутить настройки сроков действия CRL до минимального предела с таким обоснованием: «пользователь уволился и не должен иметь возможность аутентифицироваться с отозванным сертификатом».

При планировании сроков действия CRL и периодичности следует руководствоваться следующими рекомендациями:

Построение диаграммы pki

Как я уже говорил, всё начинается с логической диаграммы выбранной модели. Логическая диаграмма отображает все компоненты PKI и она должна быть переложена на физическую топологию. В случае применения двухуровневой модели PKI такая диаграмма может иметь следующий вид:

На диаграмме представлены следующие компоненты и их логические связи:

Физическая топология будет несколько отличаться и иметь следующий вид:

В физической топологии в явном виде выделено, что сервер отзыва доступен для всех клиентов, как внутри, так и снаружи сети, благодаря чему клиенты могут проверять сертификаты в любом месте.

Программирование политик

В процессе составления CPS будет определена одна или несколько уникальных политик выдачи (как минимум одна будет обязательно). Каждая политика выдачи должна иметь уникальный идентификатор и указатель на CPS (гиперссылка или текстовая строка).

Идентификаторы политик должны быть представлены в формате ITU-T и ISO. В своё время я написал небольшую вводную статью про объектные идентификаторы: Что в OID’е тебе моём? В ней есть информация о том, как получить в IANA (Internet Assigned Numbers Authority) свою ветку идентификаторов.

Далее вы назначаете конкретные политики выдачи для ЦС, которые будут их поддерживать. Например, у вас может быть несколько издающих ЦС, каждый из которых будет поддерживать только определённые политики. Список поддерживаемых политик будет содержаться в расширении Certificate Policies сертификата ЦС, а также в сертификатах конечных потребителей.

Сервер iis

Как я отмечал, эти таблицы будут использоваться для составления конфигурационных файлов и скриптов. После установки их можно использовать для проверки того, что все фактические значения конфигурации соответствуют запланированным.

Словарь терминов

В этой части серии использованы следующие сокращения и аббревиатуры:

Типовые схемы развёртывания иерархии pki

В этом разделе мы рассмотрим типовые (или классические) схемы развёртывания иерархии PKI в условиях предприятия и проводятся оценки каждой схемы и рекомендации. Следует отметить, что ни одна из них не является универсальной, и каждая может иметь смысл в своих пределах.

Установка active directory certificate services (ad cs)

Целевая аудитория

ИТ-администраторы, ИТ-инженеры и специалисты по безопасности, имеющие основные понятия о цифровых сертификатах.

Итоговая конфигурация

По итогам планирования весьма полезно логически сгруппировать и наглядно представить основные компоненты (и их значения), которые потребуется сконфигурировать в процессе развёртывания. Можно использовать различные форматы, например, таблицы. Данные из этих таблиц будут использоваться в конфигурационных файлах и скриптах.

Состав списков отзыва

Перед планированием состава и срока действия списков отзыва необходимо понять назначение списков отзыва и оптимальные параметры в зависимости от условий их эксплуатации. Как известно, каждый ЦС периодически публикует списки отзывов, которые включают списки всех отозванных конкретным ЦС сертификатов.

Даже при наличии высокоскоростных подключений трафик списков отзыва будет существенным по размеру, т.к. все потребители сертификатов нуждаются в актуальной версии списка отзыва. Для уменьшения трафика списков отзыва предусматривают публикацию двух типов CRL:

базовый (Base CRL) и дифференциальные (Delta CRL). Базовый список включает полный список отзыва. Дифференциальный список включает в себя только список отозванных сертификатов, которые были отозваны с момента последней публикации базового CRL. Это позволяет вам публиковать базовый список реже и на более длительный срок, а для ускорения времени реакции клиентов на отозванные сертификаты в промежутке выпускать несколько короткоживущих дифференциальных CRL.

Подбор параметров зависит от несколько факторов. Например, планируемый объём издаваемых сертификатов и планируемый объём отзыва. Рассмотрим типовые сценарии.

Корневой ЦС

Корневой ЦС выписывает сертификаты только промежуточным ЦС, количество которых обычно в пределах десятка. Срок действия промежуточных ЦС сопоставим со сроком жизни сертификата корневого ЦС. Также предполагается, что риск отзыва нижестоящих ЦС весьма низкий, поскольку они управляются обученным персоналом и в отношении них обеспечиваются надлежащие меры безопасности.

Справка: как посчитать планируемый размер файла CRL исходя из объёмов отзыва? Типичный пустой CRL занимает примерно 600-800 байт. Каждая запись об отозванном сертификате занимает 88 байт. Исходя из этих значений можно высчитать размер CRL в зависимости от количества отозванных сертификатов.

Отсюда следует, что на протяжении всей жизни корневого ЦС список отзыва будет в пределах 1кб и смысла в дифференциальном CRL нет.

Издающий ЦС

Для издающего ЦС картина меняется. Объём издаваемых сертификатов уже высок, он может составлять тысячи и миллионы штук. Потребителями являются пользователи и устройства, которые обладают высоким риском отзыва, поскольку они не находятся под постоянным контролем квалифицированного персонала, и невозможно обеспечить надлежащие меры.

Как следствие, список отзыва может достигать серьёзных размеров. Например, если заложить 10% риск отзыва, то на миллион изданных сертификатов приходится порядка 100к отозванных. 100к записей по 88 байт будет составлять немногим меньше 10мб. Очень часто обновлять файл на 10мб не очень практично, целесообразней его публиковать реже, а в интервале между публикациями основного CRL распространять несколько облегчённых дифференциальных Delta CRL. Т.е. если для корневого ЦС достаточно только базового списка отзыва, то для ЦС, выпускающих сертификаты конечным потребителям, следует применять и дельты.

Планирование списков отзыва (crl)

В соответствии с логической диаграммой, каждый ЦС будет публиковать свой список отзыва. Списки отзыва у нас будут характеризоваться двумя основными категориями:

1. Точки публикации и распространения списков отзыва;
2. Состав и срок действия списков отзыва.

Точки публикации и распространения списков отзыва

Для публикации списков отзыва используются два типа точек распространения CRL: точка публикации (куда физический файл будет записываться) и точка распространения (получения) файла.