独家披露有关中级根证书的N个技术秘密2021年12月15日

笔者从2004年底进入了国际CA领域,从此以后就与根证书结下了无解之缘,有些缘分可能现在还不宜披露,今天我就把可以披露的给有兴趣的读者讲一些。

先看看几个互联网巨头的官网部署的SSL证书的证书链(证书路径)是什么样的。微软官网的SSL证书是由顶级根证书DigiCert签发给微软的中级根证书Microsoft RSA TLS CA签发,而苹果官网的SSL证书是由顶级根证书DigiCert签发给苹果的中级根证书Apple Public EV Server RSA CA签发,证书链都是3级。而谷歌官网的证书链是4级的,这是因为谷歌自己有根证书GTS Root R1,但是由于笔者的电脑中没有这个根证书,所以显示其上一级根证书GlobalSign Root CA – R1,这是GlobalSign根证书给谷歌根证书做了交叉签名。更有意思的是,亚马逊云AWS官网的证书链显示为5级,而实际上第1级、第2级和第3级证书都是顶级根证书,只是第1级根证书给第2级根证书做了交叉签名,第2级根证书给第3级根证书做了交叉签名。所有显示的证书链中用户SSL证书的上一级一定是中级根证书,也叫签发根证书(Issuing CA),专用于签发用户证书。

大家再看看证签官网的证书链是4级的,如下左图所示,同样道理,Sectigo (AAA) 和USERTrust RSA CA都是顶级根证书,但是前者给后者做了交叉签名,就使得用户证书显示为4级证书链。而如果大家打开MMC的证书管理模块,找到这个交叉签名证书,有时也称之为交叉根证书,把这个交叉根证书禁用,如下中图所示,则证签官网显示的SSL证书的证书链就是3级了,顶级根证书是Sectigo,CerSign EV SSL CA是中级根证书,也叫签发根证书,用于为用户签发EV SSL证书。

估计有读者就开始迷惑了,开始有问题要问了。为什么要搞这么复杂?为什么要做中级根证书?为什么又有交叉根证书?不急,笔者一一披露这些技术秘密。

我们可以拿最复杂的亚马逊的5级证书链作为案例来解释这些问题。第1级顶级根证书Starfield Class 2 CA属于GoDaddy, 从名称就能看出来这个根证书是GoDaddy买的。第2级根证书Starfield Services Root CA -G2则属于亚马逊的,当然也是买的。第3级根证书从名字上看就知道是亚马逊自己的,这是一个亚马逊成立自己的CA公司Amazon Trust Services时生成的自己名称的根证书,这个根证书是2015年生成的,如下中图所示,这是一个新的根证书,所以才需要第2级的根证书给这个根证书做交叉签名,而第2级根证书则是2009年生成的。按理说,这个根已经12年了,如下右图所示,可以不用再做交叉根证书签名了。

但是,实际上,这个根又被第1级根证书交叉签名了,因为第1级根证书是2004年生成的,如下左图所示,这个根到现在已经有17年历史了,应该都已经普遍预置了,估计17年前的老设备还在使用也很少了。有意思的是,笔者正准备去MMC禁用这些交叉根证书时,发现亚马逊官网的证书链已经变成了如下右图的3级证书链,这说明Windows有自动启用最新的根证书功能。也就是说,既然Amazon Root CA 1已经信任,就无需再往上验证其他交叉签名根证书了,以加快证书验证速度。也许有些读者的电脑就是直接显示3级证书链的。

同理,谷歌的根证书是2016年6月生成的,仍然属于比较新的根证书,如下左图所示,而给谷歌根证书交叉签名的GlobalSign根证书是1998年的老根证书,如下中图所示。其实谷歌在2016年10月购买了GlobalSign的两个根证书GlobalSign R2和R4,但是由于这两个根都是2006年生成的,所以,谷歌仍然选择用GlobalSign的1998年老根做交叉签名。在此之前,谷歌也是中级根证书模式,由GeoTrust根证书签发,这些中级根证书现在都已经过期。

最后再给大家展示一个更有意思的交叉签名解决方案,如下左图所示为第2级根证书,这个根证书的签发日期是2009年9月1日。如下中图所示,第1级根证书在2009年9月2日给这个当时新生成的根证书做了交叉签名。但是,我们再看如下右图所示,第1级根证书给第2级根证书签发了一个起始日期为2009年8月30日的交叉根证书。12年后到今天,我们无法考证第2个根密钥生成后到底是9月1日自签名生成根证书,还是8月30日先由第1个根证书给第2个根密钥做了数字签名,生成了右图的交叉签名证书,反正,我们现在看到的是有两个时间的交叉签名证书。

这里有值得我们学习的技术诀窍:如果我们希望优先使用新根证书,则交叉签名证书的签名时间一定要比新根证书签名时间早一点;而如果我们希望优先使用交叉根证书,则交叉签名证书的签名时间一定要比新根证书签名时间要晚一点。这是因为Windows的验证机制是优先使用最新日期的根证书作为证书链来验证,而交叉签名一般情况下是先有新根再有老根交叉签名,所以,绝大多数的交叉签名都是交叉签名证书时间会晚些,结果是新根证书在交叉签名证书过期之前一直没有机会使用,这不利于新根的品牌展示和广泛应用。这是今天我要披露的一个最重要的技术秘密,特分享给有需要的读者。

也许有些读者看到这里就更加迷糊了,不要紧,如果作为SSL证书用户,这些都可以不用理解。如果是希望定制中级根证书,这些也可以不懂,因为我们会搞定这些技术问题,本文仅供有兴趣了解一些中级根证书秘密的读者参考。

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