Книга: Инфраструктуры открытых ключей

Использование субъектом нескольких сертификатов

Использование субъектом нескольких сертификатов

Пары ключей одного субъекта

Более широкое распространение инфраструктур открытых ключей, скорее всего, приведет к тому, что субъектам PKI придется иметь целый набор пар ключей одного назначения (например, для цифровой подписи). Уже сейчас появляется необходимость устанавливать строгое соответствие между парами ключей и "ролями", которые приходится играть субъекту в течение дня, включая рабочее и нерабочее время. Субъект может использовать один ключ для подписания электронных документов по служебной необходимости, другой - для подписания сообщения, отправляемого по электронной почте другу, и третий - для подписания заявки на товар, приобретаемый в магазине электронной торговли и т.д. (рис. 7.2).

Рис. 7.2.  Применение пользователем нескольких пар ключей

В современной жизни существует привычная всем аналогия набору пар ключей - кредитные карты: личные и корпоративные. Многие деловые люди используют корпоративную кредитную карту для служебных целей и личную кредитную карту для всех других целей. Корпоративная кредитная карта выпускается для служащего компанией, в которой он работает, и может предоставлять некоторые преимущества по сравнению с личной кредитной картой (например, высокий лимит расходов или страхование несчастных случаев). Та же самая модель поддерживается для ключей: ключ может генерироваться и выпускаться централизованно самой компанией, а не локально субъектом PKI на его рабочей станции. Более того, этот ключ может наделяться определенными привилегиями или его применение может ограничиваться. Концепция использования субъектом нескольких пар ключей актуальна для многих сред, наоборот, было бы удивительно, если бы субъект PKI имел всего одну пару ключей для различных целей.

Итак, пара ключей должна быть связана с разными ролями или действиями субъекта. Однако бывают случаи, когда пара ключей имеет вполне определенное назначение. Например, пара ключей из алгоритма цифровой подписи Digital Signature Algorithm (DSA) не может использоваться для шифрования и расшифрования, пара ключей Диффи-Хэллмана не может использоваться для подписания данных и верификации подписи. Более того, даже пара ключей RSA, которая, в принципе, может применяться для аутентификации, целостности, конфиденциальности или обмена ключами, на практике должна иметь только одно назначение, разрешенное политикой или вариантом реализации PKI.

Сфера применения пары ключей может быть разной даже в рамках одного назначения >[44]. Так, например, во многих средах важно различать, с какой целью субъект PKI подписывает данные: для своей аутентификации или с намерением заверить содержание документа. Иногда бывает необходимо не просто задать назначение пары ключей, но и конкретизировать тип и категорию назначения. Например, пара ключей может быть создана только для авторизации платежей, более того, сумма платежей может быть также ограничена, в этом случае все заверенные данным ключом транзакции на сумму, превышающую заданный лимит, будут отвергнуты.

Таким образом, пара ключей может быть связана с определенной политикой, которая ограничивает ее:

* определенным качественным или количественным признаком назначения (например, транзакции на сумму не выше заданного значения);

* определенным типом назначения (например, авторизация платежей) внутри определенной категории назначения (например, цифровая подпись) внутри определенного сервиса назначения (например, аутентификации).

Кроме того, назначение пары ключей может зависеть от типа приложения или протокола обмена. Например, пара ключей может использоваться для аутентификации субъекта по протоколу Internet Protocol Security (IPsec), а не по протоколу Secure Sockets Layer (SSL).

Итак, концепция использования субъектом нескольких пар ключей представляется разумной из-за разных ролей, которые приходится играть субъекту, или из-за узкой сферы применения отдельных пар ключей. Чтобы выполнять все задачи, связанные даже с одной ролью или должностью, субъекту PKI может потребоваться много пар ключей.

Взаимосвязи сертификатов и пар ключей

Если субъект PKI имеет много пар ключей, то должен иметь и много сертификатов, поскольку формат сертификата стандарта X.509 не позволяет ему указывать в поле Subject Public Key Info (информация об открытом ключе субъекта) несколько ключей. Это, однако, не исключает возможности появления определенного открытого ключа в нескольких сертификатах, которые одновременно являются валидными. Проанализируем взаимосвязи между парами ключей и сертификатами >[43].

Чаще всего достоинством применения одного и того же открытого ключа в нескольких валидных сертификатах считается простота обновления сертификата. Это означает, что если пара ключей не была скомпрометирована и секретный ключ имеет достаточную для безопасности длину, то, как только истекает срок действия данного сертификата, открытый ключ должен размещаться в новом сертификате с новым сроком действия. Обновление сертификата продлевает жизнь пары ключей и не требует от доверяющих сторон обновлять свои знания об открытом ключе субъекта. Кроме того, от самого субъекта не требуется менять ключ, который он использует, и, следовательно, поддерживать историю ключей.

Аргумент в пользу простоты обновления сертификата часто оказывается слабым. Обычно в PKI доверяющие стороны не владеют открытыми ключами, а только, когда необходимо, ищут копию соответствующего сертификата и используют тот ключ, который там содержится. Таким образом, доверяющая сторона не отслеживает, является ли открытый ключ в обновленном сертификате старым или новым.

Аналогично, владелец сертификата обычно использует тот секретный ключ, который помечен в клиентском ПО как "текущий", и применяет его для подписи, расшифрования или других криптографических операций, не интересуясь, старый он или новый. Наконец, хотя поддержка истории ключей несколько усложняет работу субъекта, очевидно, что без нее не обойтись в любом случае, поскольку для безопасности срок жизни одной пары ключей должен быть ограничен.

Важно учитывать, что если один и тот же открытый ключ содержится в нескольких валидных сертификатах, субъекту сертификата легко совершить ошибку или даже подмену. Например, в одном сертификате дополнение Key Usage (назначение ключа) может задавать только цифровую подпись, а в другом сертификате, содержащем тот же самый ключ - неотказуемость. Тогда любой нарушитель или даже сам субъект может подменить один сертификат другим таким образом, что заверенные цифровой подписью данные приобретут совершенно другой смысл. Требование, чтобы разные сертификаты всегда содержали разные открытые ключи, - это простой способ полностью исключить риск подмены.

Управление несколькими парами ключей

Возможность использовать несколько действующих сертификатов, связанных с разными политиками и назначениями ключей, сопряжена с тем, что для каждого вида активности должен выбираться корректный (соответствующий назначению) секретный ключ. Например, для заверения цифровой подписью некоторого платежного поручения может потребоваться ключ, предназначенный для подписания платежей на сумму "более чем 100 тыс. долл.", а не ключ для подписания платежей на сумму "не более чем 100 тыс. долл.". Неизбежно возникают ситуации, когда при выборе ключа для подписания документа пользователь должен консультироваться с другой стороной о ее согласии закрепить договором условия подписываемого документа. При положительном ответе используется ключ, обеспечивающий неотказуемость.

Однако в большинстве случаев выбор ключа выполняется автоматически и прозрачно для пользователя. Если устанавливается сеанс связи по протоколу SSL, то клиентское ПО осуществляет поиск сертификата пользователя, в котором дополнение Key Usage (назначение ключа) содержит значение SSL, а затем использует соответствующий секретный ключ для аутентификации пользователя. Со временем ПО PKI станет более совершенным, и выбор ключей в основном будет прозрачным.

Другая проблема управления заключается в ограниченности возможностей современных смарт-карт как среды хранения нескольких секретных ключей пользователя. Пока относительно небольшой объем доступной памяти смарт-карты не позволяет хранить много ключей (особенно если необходимо хранить и соответствующие сертификаты), но эта проблема будет решена, как только смарт-карты станут большего объема.

Важным преимуществом использования для каждого ключа своего сертификата является удобство независимого управления сертификатами в случае их аннулирования >[44]. Если один открытый ключ содержится в нескольких сертификатах, то при компрометации ключа или возникновении других обстоятельств, требующих аннулирования сертификата, необходимо выявить и аннулировать все сертификаты, которые содержат этот ключ. Если хотя бы один сертификат не будет аннулирован, это приведет к серьезному риску нарушения безопасности. И наоборот, такой риск существенно уменьшается, если открытый ключ содержится только в одном сертификате, поскольку поиск и аннулирование единственного сертификата - несложная задача.

Кроме того, сертификаты, связанные с уникальной парой ключей, независимо конструируются: они могут соответствовать разным политикам, а также иметь разные сроки действия, назначения и процедуры управления. Один сертификат может устаревать или аннулироваться независимо от других сертификатов. Использование одного и того же открытого ключа в нескольких сертификатах усложняет управление сертификатами.

Если организации необходим сервис неотказуемости, то невозможно обойтись без поддержки нескольких пар ключей, и, следовательно, нескольких сертификатов для каждого субъекта. Секретный ключ, который используется для предотвращения отказа от некоторого действия (например, приема документа), не должен быть известен никакой другой стороне. В противном случае субъект, совершивший действие, может заявить, что оно могло быть выполнено другой стороной. Независимо от того, можно ли доказать такое заявление (даже если оно внушает доверие), самого факта, что ключ известен другой стороне, по мнению внешнего арбитра, может быть достаточно для отказа от действия. Таким образом, секретный ключ, используемый для цифровой подписи с целью поддержки неотказуемости, требует защищенного хранения в течение всего его срока действия и ни при каких обстоятельствах не должен раскрываться никакому другому субъекту (даже УЦ).

И наоборот, часто требуется, чтобы создавались резервные копии тех ключей, которые не используются для сервиса неотказуемости. Например, операционная политика любой компании обычно требует выполнения резервного копирования секретных ключей шифрования в течение срока их действия. Это объясняется тем, что компания просто не может себе позволить навсегда потерять доступ ко всем хранимым данным, зашифрованным служащими компании, которые в любой момент могут забыть свои пароли, потерять трудоспособность или уволиться. Такая потеря данных, по меньшей мере, создала бы неудобства, а в худшем случае нанесла бы компании существенный вред. Поэтому если компания стремится избежать серьезных потерь из-за неспособности восстановить критически важные данные, она должна обеспечить восстановление ключей шифрования. По истечении срока действия секретные ключи шифрования должны сохраняться в архиве, чтобы впоследствии их можно было использовать для расшифрования старых данных.

С другой стороны, требования к созданию резервных копий ключей подписи (особенно тех, которые должны использоваться для поддержки неотказуемости) не предъявляются; они должны принадлежать только тому субъекту, который указан в соответствующем сертификате открытого ключа. Если секретный ключ подписи утрачен, должна быть сгенерирована новая пара ключей. По истечении срока действия секретные ключи подписи не помещаются в архив, а безопасным образом уничтожаются.

Такие взаимоисключающие друг друга требования диктуют необходимость субъекту корпоративной PKI иметь, по крайней мере, две разные пары ключей (и связанных с ними сертификатов). Это установлено рядом требований и профилей в стандартах PKI (например, RFC 3280). В некоторых средах, например, в инфраструктуре ИТ-безопасности шведской некоммерческой организации Secure Electronic Information in Society, уже управляют тремя парами ключей: шифрования/расшифрования, подписи/верификации общего назначения и подписи/верификации для поддержки неотказуемости >[68].

Жизненный цикл сертификатов и ключей

Политикой применения сертификатов должно быть четко определено, в какой момент времени сертификаты и ключи становятся валидными и как долго сохраняют свой статус, а также когда необходимо их заменять или восстанавливать.

Важнейшим вопросом в смысле возможных правовых последствий применения электронной цифровой подписи является вопрос: когда сертификат становится валидным. Выпуск сертификата открытого ключа и подписание его УЦ после аутентификации лица, обращающегося с запросом о выдаче сертификата, не являются достаточным условием для придания сертификату статуса валидного. Сертификат становится валидным только после его открытой публикации в репозитории PKI, и наоборот, сертификат теряет статус валидного после его включения в список аннулированных сертификатов и публикации последнего >[10].

Рис. 7.3.  Жизненный цикл сертификата

Некоторые удостоверяющие центры требуют, чтобы пользователь, обращающийся с запросом о выдаче сертификата, стал подписчиком УЦ, прежде чем сертификат этого пользователя будет опубликован в репозитории.

На практике сертификат может быть отправлен пользователю вместе с договором подписчика с условием, что пользователь не будет использовать сертификат, пока формально не подпишет договор. Как только УЦ получает согласие пользователя, то публикует сертификат в открытом репозитории, придавая сертификату правовую силу, после этого сертификат и открытый ключ становятся общедоступными в PKI.

Пользователи нуждаются в сертификатах, различных по уровню безопасности и дополнительным возможностям управления сертификатами. Обычно пользователь имеет, по крайней мере, две пары ключей: одну пару для шифрования, а другую - для электронной цифровой подписи. Политикой PKI должны быть определены типы выпускаемых сертификатов и их сроки действия. Вообще говоря, теоретически сертификаты могут действовать в течение длительного времени, но из практических соображений многие сертификаты имеют ограниченный срок действия, позволяющий уменьшить риск их неправильного употребления.

Большинство персональных сертификатов действуют в течение одного-двух лет после выпуска, а сертификаты серверов обычно сохраняют свою силу два года и более. Для целей архивирования и долговременного шифрования используются специальные сертификаты с длительным периодом действия.

Рис. 7.3 иллюстрирует жизненный цикл сертификата. Стрелки, которые отображают нормальный жизненный цикл, выделены более ярко, в отличие от тех стрелок, которыми отмечены моменты вмешательства УЦ или РЦ. Так, например, в корпоративной PKI, где владельцами сертификатов являются служащие организации, вмешательство УЦ в нормальный жизненный цикл сертификата требуется в случаях:

1 аннулирования сертификата при увольнении служащего, владеющего этим сертификатом;

2 аннулирования сертификата при утере служащим своего секретного ключа или пароля доступа к секретному ключу;

3 приостановления действия сертификата, выпущенного для служащего, который в данный момент времени увольняется или находится под следствием;

4 возобновления сертификата служащего при отказе от увольнения или после прояснения обстоятельств судебного дела и т.п.

Иногда в PKI выпускаются сертификаты с различными сроками действия для служащих в зависимости от их статуса, например, служащие, работающие по контракту, могут иметь сертификаты на период их запланированной работы, а постоянные работники - сертификаты, обновляемые через каждые 12 месяцев.

Примерные сценарии управления жизненным циклом сертификатов и ключей

Рассмотрим возможные сценарии управления жизненным циклом сертификатов и ключей PKI, предполагая, что политикой применения сертификатов установлен срок действия сертификата открытого ключа - 1 год, секретного ключа - 10 лет, цифровой подписи - 25 лет с момента подписания электронного документа >[80].

Пример 7.1. Пусть секретный ключ используется для подписания деловых контрактов. Так как срок действия секретного ключа - 10 лет и ключ был создан в начале 2000 года, то он должен храниться до начала 2010 года. На рис. 7.4 символом Х в середине 2001 года помечен момент подписания контракта, который будет действовать до середины 2026 года. Цифровая подпись этого документа остается действительной по истечении срока действия секретного ключа, который использовался для создания этой подписи, поэтому открытый ключ должен храниться дольше секретного, так как он будет использоваться для верификации цифровой подписи и после окончания действия секретного ключа. Действительно, вполне вероятно, что другой электронный документ будет подписан в конце 2009 года непосредственно перед тем, как истечет срок действия секретного ключа, следовательно, открытый ключ должен храниться, по крайней мере, до 2035 года, потому что он может потребоваться для верификации цифровой подписи спустя 25 лет после подписания документа.

Рис. 7.4.  Сценарий использования секретного ключа для подписания деловых контрактов

В период 2010-2035 годов секретный ключ не может быть скомпрометирован, так как он либо уничтожается, либо защищенно хранится в архиве, таким образом, нет необходимости устанавливать более длительный срок хранения сертификата открытого ключа.

Пример 7.2. Рассмотрим более сложный случай: компрометацию секретного ключа подписи. На рис. 7.5 момент компрометации помечен символом Х в начале 2002 года. После обнаружения компрометации секретного ключа УЦ вносит сертификат соответствующего открытого ключа в список аннулированных сертификатов.

Если последний документ был подписан при помощи секретного ключа (до его компрометации) в начале 2002 года, то открытый ключ должен оставаться доступным до начала 2027 года, следовательно, сертификат открытого ключа должен быть доступен, несмотря на то, что он внесен в список аннулированных сертификатов.

Рис. 7.5.  Сценарий компрометации секретного ключа подписи

Политика PKI должна определять, может ли надежность документа, подписанного до компрометации секретного ключа, подтверждаться в результате верификации подписи при помощи старого открытого ключа, или же для этой цели должен быть создан новый сертификат. В процессе развертывания PKI и выработки политики должны быть проанализированы все возможные сценарии управления жизненным циклом сертификатов и ключей и оценены последствия компрометации ключей.

Оглавление книги