Let's Encrypt

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TMP 1

Vorlage:Lang (deutsch „Lasst uns verschlüsseln“) ist eine Zertifizierungsstelle, die Ende 2015 in Betrieb gegangen ist und kostenlose X.509-Zertifikate für Transport Layer Security (TLS) anbietet. Die Zertifikate haben eine Gültigkeit von jeweils 90 Tagen und können manuell oder automatisch erneuert werden. Dabei ersetzt ein automatisierter Prozess die bisher gängigen komplexen händischen Vorgänge bei der Erstellung, Validierung, Signierung, Einrichtung und Erneuerung von Zertifikaten für verschlüsselte Websites.

Überblick

Ziel des Projekts ist es, verschlüsselte Verbindungen im World Wide Web zum Normalfall zu machen. Indem unter anderem Zahlung, Webserverkonfiguration, Validierungs-E-Mails und die Sorge um abgelaufene Zertifikate überflüssig werden, sollen Aufwand für Einrichtung und Pflege von TLS-Verschlüsselung deutlich gesenkt werden. Auf einem Linux-Webserver soll das Ausführen von nur zwei Befehlen genügen, um binnen 20 bis 30 Sekunden HTTPS-Verschlüsselung einzurichten, Zertifikate anzufordern und zu installieren.

Bei aktuellen Bestrebungen von großen Webbrowser-Projekten, unverschlüsseltes HTTP als überholt zu erklären und zukünftig davor zu warnen oder die Unterstützung einzuschränken, wird unter anderem auf die Verfügbarkeit von Let’s Encrypt gesetzt. Dem Projekt wird das Potenzial zugesprochen, die standardmäßige Verschlüsselung des gesamten Web zu erreichen.

Um sowohl die eigene Vertrauenswürdigkeit zu erhöhen, als auch gegen Angriffe und Manipulationsversuche zu schützen, soll auf größtmögliche Transparenz gesetzt werden. Dazu werden zum Beispiel regelmäßig Transparenzberichte veröffentlicht, alle Ausstellungstransaktionen öffentlich protokolliert (u. a. mit Certificate Transparency) und möglichst viel auf offene Standards und freie Software gesetzt.

Das Projekt erhielt den FSF Award 2019.

Es werden TLS-Zertifikate mit Domain Validation (DV) ausgestellt. Bewusst nicht angeboten werden TLS-Zertifikate mit einer Prüfung auf Organization Validation (OV) und Extended Validation (EV), da deren Antragsprozess per Definition nicht vollautomatisiert möglich ist und der Zweck von Let’s Encrypt ist, eine niederschwellige unmittelbare Ausstellung von TLS-Zertifikaten zu ermöglichen.

Beteiligte

Let’s Encrypt ist ein von der gemeinnützigen Internet Security Research Group (ISRG) angebotener Dienst. Hauptsponsoren sind unter anderem die Electronic Frontier Foundation (EFF), die Mozilla Foundation, Akamai, Google Chrome und Cisco Systems. Weitere Beteiligte sind die Zertifizierungsstelle IdenTrust, die University of Michigan (U-M), die Stanford Law School, die Linux Foundation sowie Stephen Kent von Raytheon/BBN Technologies und Alex Polvi von CoreOS.

Technik

Let’s Encrypt besitzt ein RSA-Stammzertifikat, das in einem Hardware-Sicherheitsmodul verwahrt und nicht direkt verwendet wird. Es soll im dritten Quartal 2019 durch ein ECDSA-Stammzertifikat ergänzt werden. Damit werden mehrere Zwischenzertifikate signiert, welche durch die Zertifizierungsstelle IdenTrust gegengezeichnet werden. Eines davon dient dann zur Signierung der ausgestellten Zertifikate, die anderen als Ersatz bei Problemen mit dem ersten. Durch die IdenTrust-Signatur können die ausgestellten Zertifikate in gebräuchlichen Webbrowsern über die vorinstallierten Stammzertifizierungsstellen geprüft werden. So werden Let’s-Encrypt-Zertifikate auf Client-Seite von Anfang an in der Regel ohne weiteres akzeptiert. Seit Ende Juli 2018 ist das Stammzertifikat von Let's Encrypt in allen wichtigen Root-Programmen vertreten.

Protokoll

Zur Automatisierung der Zertifizierung nutzt Let’s Encrypt das Challenge-Response-Verfahren Automatic Certificate Management Environment (ACME). Dabei werden verschiedene Anfragen entweder an Unterseiten am Webserver oder direkt DNS-Anfragen an die zu zertifizierende Domain gestellt. In beiden Fällen wird ein vorher von Let’s Encrypt erstellter Token entweder auf einer speziellen Unterseite am Web-Server oder als TXT Resource Record im DNS der betreffenden Domain öffentlich abgelegt und von Let’s-Encrypt-Servern in Folge abgefragt. Anhand der Antwort mit den Token wird sichergestellt, dass der Antragsteller den Web-Server oder direkt den Nameserver und die damit verknüpfte Domain kontrolliert ().

Auf dem Server-System müssen diese Anfragen korrekt beantwortet werden. Dazu bietet das Protokoll verschiedene Möglichkeiten. Bei einer wird dazu von der ACME-Client-Software ein besonders konfigurierter TLS-Server eingerichtet, der mittels Server Name Indication auf besondere Anfragen der Zertifizierungsstelle antwortet (Domain-Validierung mittels Server Name Indication, DVSNI). Dieses Verfahren wird allerdings nur für eine erste Zertifikatsausstellung für eine Domain akzeptiert (sogenanntes „trust on first use“, TOFU – Vertrauen bei erster Benutzung). Danach kommt die alternative Validierung über ein bestehendes Zertifikat zum Einsatz. Bei Verlust der Kontrolle über ein bereits ausgestelltes Zertifikat muss daher ein Zertifikat von einem Drittanbieter erworben werden, um wieder ein Let’s-Encrypt-Zertifikat zu erhalten.

Die Validierungsverfahren werden mehrmals über verschiedene Netzwerkpfade durchgeführt. Zur Erschwerung von DNS-Spoofing ist die Prüfung von DNS-Einträgen von mehreren geographisch verteilten Standpunkten aus vorgesehen.

Bei ACME-Interaktionen werden JSON-Dokumente über HTTPS-Verbindungen ausgetauscht. Das Protokoll wurde im März 2019 von der Internet Engineering Task Force als Request for Comments im Status eines vorgeschlagenen Internetstandards veröffentlicht.

Server-Implementierung

Domainauswahldialog

Die Zertifizierungsstelle besteht im Wesentlichen aus einer in Go geschriebenen Software namens Boulder, die die Server-Seite des ACME-Protokolls implementiert. Sie wird als freie Software auch in Quelltextform unter den Bedingungen von Version 2 der Mozilla Public License (MPL) verbreitet. Sie stellt eine REST-Programmierschnittstelle zur Verfügung, auf die TLS-verschlüsselt zugegriffen werden kann.

Für verschiedene Linux-Distributionen existieren Pakete, welche die Cert-Updates automatisch durchführen, so für Debian das package Certbot.

Clients

Durch den offenen Standard ACME sind mittlerweile über 40 unterschiedliche Clients entwickelt worden.

Im Rahmen des Projekts wurde eine Apache-lizenzierte Python-Referenzimplementierung namens certbot (früher letsencrypt) entwickelt. Über diese wird am Webserver eines Antragstellers das Zertifikat angefordert, der Domain-Validierungsprozess durchgeführt, das Zertifikat installiert, die HTTPS-Verschlüsselung im Webserver eingerichtet und später das Zertifikat regelmäßig erneuert. Nach der Installation und Zustimmung zu einem Benutzervertrag genügt die Ausführung des reinen Befehls, um ein gültiges Zertifikat installiert zu bekommen. Es können aber auch zusätzliche Funktionen wie OCSP stapling oder HTTP Strict Transport Security (HSTS) eingestellt werden. Die automatische Einrichtung funktioniert zunächst allerdings nur mit Apache und nginx. Der Client kann aus den Paketquellen diverser Linux-Distributionen installiert werden, beispielsweise aus den Debian-Paketquellen.

Daneben gibt es mit acmetool einen in Go geschriebenen mit vor-kompilierten, statischen Programmdateien Client. Die Seite Get HTTPS for free! validiert ein Zertifikat per JavaScript im Webbrowser, wobei der Webadmin Anleitungen bekommt für verschiedene manuell auszuführende Schritte. Caddy ist ein HTTP/2-kompatibler Webserver, der vollautomatisch ein Zertifikat erzeugt und Inhalte per HTTPS ausliefert. Ein weiterer weit verbreiteter Client ist acme-tiny, ein in Python geschriebener Client, er ist weniger als 200 Zeilen lang und soll somit von jedem Nutzer vor der Verwendung selbst gelesen werden.

Geschichte und Zeitplan

Die Wurzeln des Projektes liegen in einem von der Electronic Frontier Foundation zusammen mit der University of Michigan betriebenen Projekt und einem unabhängigen Projekt von Mozilla, die in Let’s Encrypt zusammengeführt wurden. 2014 wurde die Trägerorganisation, die ISRG, gegründet. Der Start von Let’s Encrypt wurde am 18. November 2014 bekannt gemacht.

Am 28. Januar 2015 wurde das ACME-Protokoll erstmals bei der IETF zur Standardisierung eingereicht. Am 9. April 2015 verkündeten die ISRG und die Linux Foundation ihre Zusammenarbeit. Anfang Juni wurden die Stamm- und Zwischenzertifikate erzeugt. Am 16. Juni wurde der endgültige Zeitplan für die Dienstaufnahme bekanntgegeben, wonach die Ausstellung des ersten Zertifikats für die Woche des 27. Juli vorgesehen war, dem eine Phase eingeschränkter Ausstellung folgen sollte, um die Sicherheit und Skalierbarkeit zu erproben. Am 7. August wurde der Zeitplan geändert auf die erste Zertifikatsausstellung in der Woche des 7. Septembers und allgemeine Verfügbarkeit in der Woche des 16. November. Ab 3. Dezember 2015 befand sich das Projekt in der offenen Betatest-Phase und kann seither von allen Interessierten genutzt werden.

Am 8. März 2016 wurde bekannt gegeben, dass schon über eine Million Zertifikate ausgestellt wurden. Eineinhalb Monate später waren es über zwei Millionen, weitere eineinhalb Monate später über fünf Millionen Zertifikate ausgestellt. Ein nennenswerter Teil des Zuwachses geht auf Kooperationen mit Webhosting-Anbietern wie zum Beispiel WordPress.com (über 1 Million zusätzliche Sites) zurück, die für betreute Websites TLS-Verschlüsselung mit Let’s-Encrypt-Zertifikaten anbieten beziehungsweise diese eigenständig umgestellt haben. Seit der Öffnung des Betriebs erhöhte sich bis zum 22. Juni 2016 nach Messung von Browserhersteller Mozilla der weltweite Anteil verschlüsselter Websites von 39,5 auf 45 Prozent.

Am 17. März 2016 gab das Projekt bekannt, dem CA/Browser Forum beigetreten zu sein, das die Nutzung von X.509-v.3-Zertifikaten für TLS regelt.

Am 12. April 2016 ging das Projekt aus der offenen Betaphase in den offiziellen Regelbetrieb über.

Seit dem 13. März 2018 bietet Let’s Encrypt auch sogenannte Wildcard-Zertifikate an.

Am 27. Februar 2020 stellte Let’s Encrypt das einmilliardste Zertifikat aus. Kurz darauf musste Let’s Encrypt 3 Millionen Zertifikate zurückziehen, da bei deren Ausstellung die DNS Certification Authority Authorization nicht hinreichend geprüft wurde.

Siehe auch

• CAcert

Weblinks

• Offizielle Website
• Seth Schoens Vorlesung bei Libre Planet 2015 zu Let’s Encrypt (englisch)
• technische Einführung in einem Blogeintrag von David Wong (englisch)

ACME Client Implementierungen

Let’s Encrypt verwendet das ACME-Protokoll, um zu überprüfen, ob Sie einen bestimmten Domainnamen steuern und um Ihnen ein Zertifikat auszustellen. Um ein Let’s Encrypt-Zertifikat zu erhalten, müssen Sie eine ACME-Clientsoftware auswählen.

Die folgenden ACME-Clients werden von Dritten angeboten. Let’s Encrypt kontrolliert oder überprüft keine Clients von Drittanbietern und kann keine Garantie für deren Sicherheit oder Zuverlässigkeit abgeben.

Einige ACME-Clients im Browser sind zwar verfügbar, werden hier jedoch nicht aufgeführt, da sie einen manuellen Erneuerungsworkflow fördern, der zu einer schlechten Benutzererfahrung führt und das Risiko von versäumten Erneuerungen erhöht.

Empfohlen: Certbot

Wir empfehlen, dass die meisten Leute mit dem Certbot Client beginnen. Er kann einfach ein Zertifikat für Sie erhalten oder auch bei der Installation geholfen werden, je nachdem, was Sie bevorzugen. Es ist einfach zu bedienen, funktioniert mit vielen Betriebssystemen und ist gut dokumentiert.

Wenn certbot nicht Ihren Anforderungen entspricht oder Sie einfach etwas anderes ausprobieren möchten, können Sie unten aus einer Vielzahl von Clients auswählen, sortiert nach der Sprache oder Umgebung, in der sie ausgeführt werden.

ACMEv1 und ACMEv2

Let’s Encrypt unterstützt die ACMEv2 API, welche kompatibel ist mit dem finalisierten ACME Standard. Wir bauen langsam die ältere ACMEv1 API in 2020 und 2021 ab. Wenn Sie bereits einen dieser Clients verwenden, stellen Sie sicher, dass Sie auf die neueste Version aktualisieren. Wenn der von Ihnen verwendete Client unten nicht aufgeführt ist, wenden Sie sich an die Projektbetreuer, oder wechseln Sie zu einem anderen Client.

https://letsencrypt.org/de/docs/client-options/

Erste Schritte

Um HTTPS auf Ihrer Website zu aktivieren, brauchen Sie ein Zertifikat (eine Datei) von einer Zertifizierungsstelle (CA). Let’s Encrypt ist eine CA. Um für Ihre Domain ein Zertifikat von Let’s Encrypt zu bekommen, müssen Sie nachweisen, dass Sie die Kontrolle über diese Domain haben. Mit Let’s Encrypt benutzen Sie Software, die das ACME-Protokoll benutzt, welches typischerweise auf Ihrem Web-Host läuft.

Um herauszufinden, welche Methode für Sie die richtige ist, ist es wichtig herauszufinden, ob Sie zu Ihrer Webseite Shell-Zugang haben (auch bekannt als SSH-Zugang). Wenn Sie Ihre Website durch eine Kontrollschnittstelle verwalten wie cPanel, Plesk oder WordPress, dann haben Sie wahrscheinlich keinen Shell-Zugang. Sicherheitshalber können Sie Ihren Dienstanbieter fragen.

Mit Shell-Zugang

Wir empfehlen den meisten Leuten mit Shell-Zugang die Benutzung des ACME Certbots. Er kann Zertifikate automatisch ohne Ausfallzeit erstellen und installieren. Er hat auch einen Expertenmodus für Leute, die keine Autokonfiguration möchten. Er ist einfach zu benutzen, funktioniert auf vielen Betriebssystemen und hat eine großartige Dokumentation. Besuchen Sie die Seite von Certbot, um passende Anleitungen für Ihr Betriebssystem und ihren Server zu erhalten.

Wenn Certbot nicht ihren Anforderungen entspricht, oder Sie einen anderen Client verwenden möchten, gibt es viele weitere ACME-Clients zur Auswahl. Sobald Sie einen ACME-Client gewählt haben, können Sie in die dazugehörige Dokumentation verwenden.

Wenn Sie mit unterschiedlichen ACME-Clients experimentieren, benutzen Sie die Staging-Umgebung, um zu verhindern, dass die Anfragelimits überschritten werden.

Ohne Shell-Zugriff

Der beste Weg, Let’s Encrypt ohne Shell-Zugriff zu benutzen, ist der eingebaute Support von Ihrem Hosting-Provider. Wenn Ihr Hosting-Provider Let’s Encrypt Unterstützung anbietet, dann kann er in Ihrem Namen freie Zertifikate anfordern, installieren und automatisch aktuell halten. Bei einigen Hosting-Providern müssen Sie diese Unterstützung einschalten. Andere Provider machen dies automatisch für ihre Kunden.

Überprüfen Sie unsere Liste von Hosting-Providern, um zu sehen, ob Ihrer mit dabei ist. Wenn das so ist, folgen Sie der Dokumentation, um Ihr Let’s Encrypt-Zertifikat einzurichten.

Wenn Ihr Hosting Provider-Let’s Encrypt nicht unterstützt, können Sie ihn kontaktieren und Unterstützung anfragen. Wir tun unser Bestes, um Let’s Encrypt-Unterstützung zu ermöglichen und Provider sind oft sehr froh, wenn dieser Vorschlag von ihren Kunden kommt!

Wenn Ihr Hosting-Provider Let’s Encrypt nicht integrieren möchte, aber das Hochladen von eigenen Zertifikaten unterstützt, können Sie Certbot auf Ihrem eigenen Rechner installieren und im manuellen Modus benutzen. Im manuellen Modus laden Sie eine spezielle Datei auf Ihre Website, um zu beweisen, dass Sie die Kontrolle über diese haben. Certbot wird dann ein Zertifikat abrufen, welches Sie dann zu Ihrem Hosting-Provider hochladen können. Wir empfehlen diese Methode nicht, denn sie kostet viel Zeit und Sie müssen sie mehrmals im Jahr wiederholen, da Ihr Zertifikat abläuft. Für viele Benutzer ist es besser, Let’s Encrypt-Unterstützung von ihrem Hosting-Provider anzufordern oder zu einem anderen Anbieter zu wechseln.

Hilfe erhalten

Wenn Sie Fragen haben zur Auswahl eines ACME-Clients, zur Benutzung eines besonderen Clients oder eine andere Frage bezüglich Let’s Encrypt haben, können Sie gerne unser hilfreiches Community Forum besuchen.

Wie es funktioniert

Das Ziel von Let’s Encrypt und des ACME-Protokolls besteht darin, die Einrichtung eines HTTPS-Servers zu ermöglichen, der automatisch ein vertrauenswürdiges Browserzertifikat ohne menschliches Eingreifen erhält. Dies wird durch Ausführen eines Zertifikatsverwaltungsagenten auf dem Webserver erreicht.

Um zu verstehen, wie die Technologie funktioniert, gehen wir die Einrichtung von https://example.com/ mit einem Zertifikatsverwaltungsagenten durch, der Let’s Encrypt unterstützt.

Dieser Prozess umfasst zwei Schritte. Zunächst weist der Agent der Zertifizierungsstelle nach, dass der Webserver eine Domain kontrolliert. Anschließend kann der Agent Zertifikate für diese Domain anfordern, erneuern und widerrufen.

Domain-Validierung

Let’s Encrypt identifiziert den Serveradministrator anhand des öffentlichen Schlüssels. Wenn die Agentensoftware zum ersten Mal mit Let’s Encrypt interagiert, generiert sie ein neues Schlüsselpaar und weist der Let’s Encrypt-Zertifizierungsstelle nach, dass der Server eine oder mehrere Domain kontrolliert. Dies ist vergleichbar mit dem traditionellen CA-Verfahren, bei dem ein Konto erstellt und diesem Konto Domains hinzugefügt werden.

Um den Prozess zu starten, fragt der Agent die Let’s Encrypt-Zertifizierungsstelle, was zu tun ist, um zu beweisen, dass sie example.com kontrolliert. Die Let’s Encrypt-Zertifizierungsstelle prüft den angeforderten Domainnamen und gibt eine oder mehrere Herausforderungen heraus. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, mit denen der Agent die Kontrolle über die Domain nachweisen kann. Beispielsweise kann die Zertifizierungsstelle dem Agenten die Wahl zwischen folgenden Optionen geben:* Bereitstellung eines DNS-Eintrags unter example.com oder

• Bereitstellung einer HTTP-Ressource unter einer bekannten URI unter http://example.com/

Neben den Herausforderungen bietet die Let’s Encrypt-Zertifizierungsstelle auch eine Nonce, die der Agent mit seinem privaten Schlüsselpaar signieren muss, um zu beweisen, dass er das Schlüsselpaar kontrolliert.

"Aufforderung zur Validierung von example.com stellen"

Die Agentensoftware erfüllt eine der gestellten Herausforderungen. Nehmen wir an, sie ist in der Lage, die zweite Aufgabe oben auszuführen: Sie erstellt eine Datei in einem angegebenen Pfad auf der Website http://example.com. Der Agent signiert die bereitgestellte Nonce außerdem mit seinem privaten Schlüssel. Nachdem der Agent diese Schritte ausgeführt hat, benachrichtigt er die Zertifizierungsstelle, dass sie zur Validierung bereit ist.

Dann ist es die Aufgabe der Zertifizierungsstelle, zu überprüfen, ob die Aufforderungen erfüllt sind. Die Zertifizierungsstelle überprüft die Signatur auf der Nonce und versucht, die Datei vom Webserver herunterzuladen und sicherzustellen, dass sie den erwarteten Inhalt hat.

"Erfordert Autorisierung um für example.com zu agieren"

Wenn die Signatur über die Nonce gültig ist und die Herausforderungen ausgecheckt werden, ist der durch den öffentlichen Schlüssel identifizierte Agent berechtigt, die Zertifikatsverwaltung für example.com durchzuführen. Wir nennen das Schlüsselpaar, dass der Agent ein “autorisiertes Schlüsselpaar” für example.com verwendet hat.

Zertifikatausstellung und Widerruf

Wenn der Agent über ein autorisiertes Schlüsselpaar verfügt, ist das Anfordern, Erneuern und Sperren von Zertifikaten ganz einfach: Senden Sie einfach Zertifikatsverwaltungsnachrichten und signieren Sie sie mit dem autorisierten Schlüsselpaar.

Um ein Zertifikat für die Domain zu erhalten, erstellt der Agent eine PKCS#10-Anforderung Zertifikatsignierungsanforderung, in der die Let’s Encrypt-Zertifizierungsstelle aufgefordert wird, ein Zertifikat für example.com mit einem angegebenen öffentlichen Schlüssel auszustellen. Wie üblich enthält der CSR eine Signatur des privaten Schlüssels, der dem öffentlichen Schlüssel in dem CSR entspricht. Der Agent signiert außerdem die gesamte CSR mit dem autorisierten Schlüssel für example.com, damit die Let’s Encrypt-Zertifizierungsstelle weiß, dass sie autorisiert ist.

Wenn die Let’s Encrypt-Zertifizierungsstelle die Anforderung erhält, werden beide Signaturen überprüft. Wenn alles gut aussieht, wird ein Zertifikat für example.com mit dem öffentlichen Schlüssel aus dem CSR ausgestellt und an den Agenten zurückgegeben.

"Anfordern eines Zertifikats für example.com"

Der Widerruf funktioniert auf ähnliche Weise. Der Agent unterzeichnet eine Sperranforderung mit dem für example.com autorisierten Schlüsselpaar, und die Let’s Encrypt-Zertifizierungsstelle überprüft, ob die Anforderung autorisiert ist. In diesem Fall werden Sperrinformationen in den normalen Sperrkanälen (z.B. OCSP) veröffentlicht, sodass vertrauende Parteien wie Browser wissen können, dass sie das widerrufene Zertifikat nicht akzeptieren sollten.

"Anfrage zum Widerruf eines Zertifikats für example.com"