Let's Encrypt 证书颁发机构
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背景
某网站主体拥有 www.example.com 域名的管理权限，为了让该网站启用 HTTPS，网站主体必须首先从「证书颁发机构(CA, Certificate Authority)」获得「数字证书」。传统的 HTTPS 证书完全由人工审核，且大多数 CA 都是收费的。
Let’s Encrypt 是一个免费签发 HTTPS 证书的非盈利 CA，其目标是推动 HTTPS 协议的普及，并通过其自定的 ACME(Automatic Certificate Management Environment) 协议让申请证书的流程完全自动化。
证书申请流程
以 www.example.com 为例，申请 HTTPS 证书，通常覆盖以下两个步骤：
- 域名认证: 网站主体必须向 CA 证明其对
www.example.com拥有管理权。 - 证书管理: 网站主体向 CA 申请、更新或撤销
www.example.com的 HTTPS 证书。
域名认证
在传统 CA 签发流程中，用户首先注册帐户，然后向帐户中添加宣称拥有管理权的域名。在 Let's Encrypt 签发证书的流程中，申请人使用一个实现了 ACME 协议的客户代理软件(官方推荐为 Certbot)与 Let's Encrypt CA(下文中的 CA 均代指 Let's Encrypt) 通信:
- 申请人客户代理软件首先向 CA 传递自己的「公钥」以供 CA 唯一标识申请人，然后询问 CA 如何向其证明对
www.example.com域名的管理权 - CA 向申请人提出若干种
Challenge选项，这些Challenge通过其实现方式要求申请人证明对www.example.com的管理权，例如:- 请向
www.example.com添加一条给定随机值的 DNS 记录，或 - 请在
https://www.example.com/下添加一条给定随机值的资源文件
- 请向
- 同时，CA 会向申请人提供一条
nonce并要求申请人使用其「私钥」进行签名，以证明申请人确实是「密钥对」的持有方，下图展示了展示了这个过程: - 申请人可按需选择上述任何一种
Challenge并以其「私钥」对nonce进行签名后，告知 CA 以等待验证，下图展示了这个过程 - 如果签名及
Challenge均验证通过，CA 将认可申请人对www.example.com域名拥有管理权，并关联该「密钥对」为www.example.com域名的已授权「密钥对」。
证书管理
一旦申请人提供的「密钥对」得到 CA 的授权，就意味着申请人获得了为 www.example.com 管理证书的权限。包括申请，更新和撤销证书。实现这些操作均通过签名「证书管理消息」来完成。
证书申请
要为 www.example.com 申请证书，客户代理软件构造一条 PKCS#10 的 CSR(Certificate Signing Request) 请求，该 CSR 请求 CA 为 www.example.com 域名颁发数字证书并将一个给定的「公钥」与该证书关联。CSR 中同时会包含一条使用对应「私钥」签名的消息。并且客户代理软件将整个 CSR 消息以前文所述的「授权密钥对」中的「私钥」进行签名。
上述中提及的「授权密钥对」和
CSR中关联的「公钥」可能分属于两份「密钥对」
这样，CA 同时接收到 CSR 以及整段 CSR 签名后的消息。CA 用「授权密钥对」中的「公钥」验证该签名，如果验证通过，CA 将 www.example.com 域名与 CSR 中提供的「公钥」关联，并颁发证书，最后返回给客户代理软件。
证书废止
证书的废止过程与申请类似，客户代理软件向 CA 发送一条 CRR(Certificate Revocation Request) 消息。过程与 CSR 类似，可参考下图:
CA 完成验证之后，发布证书废止信息至 OCSP，以通知「证书检验方」(如浏览器)该证书已撤销。