PKI, CA, X.509

Public-Key-Zertifikat

❓❗ Was ist ein Public-Key-Zertifikat?

• Bindet einen Public Key an eine Identität (Subject)
• Enthält:
  • Public Key
  • Identität
  • Gültigkeit
  • Signatur einer CA (RFC 5280)
• Der Client prüft die Signatur mit dem Public Key der CA
  • die Kette endet bei einer Root-CA im Trust Store
• Zweck: Authentifizierung des Inhabers und Verteilung seines Public Keys

X.509

Beispiel:

Certificate
  Version:             3
  Serial Number:       01
  Signature Algorithm: sha256WithRSAEncryption
  Issuer:              C=DE, O=schullabor, CN=LF11b-Test-CA
  Validity
    Not Before:        Jan  1 00:00:00 2026 GMT
    Not After:         Jan  1 00:00:00 2027 GMT
  Subject:             C=DE, O=schullabor, CN=example.local
  Subject Public Key Info
    Algorithm:         rsaEncryption
    Public-Key:        (2048 bit)
  X509v3 extensions
    X509v3 Subject Alternative Name:
      DNS:example.local
  Signature Algorithm: sha256WithRSAEncryption
  Signature Value:     ...

Der Abschnitt von Version bis X509v3 extensions wird als tbsCertificate (to be signed) bezeichnet.

❓ Welche Felder hat ein X.509-Zertifikat?

-> RFC 5280 §4.1

• Version, Seriennummer
• Gültigkeit (notBefore / notAfter)
• Issuer und Subject:
  • Land/Region (C)
  • Organisation (O)
  • Gebräuchlicher Name (CN)
• Public Key Info
• Erweiterungen (nur v3), z. B. subjectAltName:
  • DNS:example.local — fehlt der Hostname, meldet der Browser ERR_CERT_COMMON_NAME_INVALID oder SSL_ERROR_BAD_CERT_DOMAIN
  • email:max.mustermann@example.org für Mailverschlüsselung mit S/MIME
• Signaturalgorithmus (einmal innerhalb und einmal außerhalb des tbsCertificate)
• Signatur des Hashes der Inhalte

Dateiformate:

• PKCS#12: verschlüsselter Private Key + Zertifikat (RFC 7292)
• PKCS#10: CSR (vom Antragsteller selbst signiert) (RFC 2986)
• PEM: als Base64-Text (RFC 7468)
• DER: binär

PKI

❓ Was gehört zu einer PKI?

• Bindet Public Keys an Identitäten und „schafft“ damit Vertrauen
• Lebenszyklus: CSR → Ausstellung → Nutzung → Erneuerung → Sperrung
• Kette: Root-CA (selbstsigniert) → Intermediate-CA → Endentitäts-Zertifikat

CA

❓❗ Welche Aufgaben hat eine CA?

• Stellt Zertifikate aus und signiert sie mit ihrem Private Key
• Root-CA: selbstsigniert, ihr Zertifikat steht im Trust Store
• Intermediate-CA: von der Root-CA signiert und stellt Endentitäts-Zertifikate aus (Delegation)
• Sperrung: CRL als Liste oder OCSP online (RFC 5280 §3.3, RFC 6960)
• Ob eine CA vertrauenswürdig ist, entscheidet der Client über seinen Trust Store

S/MIME

❓ Was ist S/MIME?

-> Standard zum Signieren und Verschlüsseln von E-Mails auf Basis von X.509-Zertifikaten (RFC 8551)

• verwendet Zertifikate mit:

  • subjectAltName = email:…
  • extendedKeyUsage = emailProtection

• Signieren: Absender signiert mit seinem privaten Schlüssel, Empfänger prüft mit dem öffentlichen Schlüssel aus dem Zertifikat

• Verschlüsseln: hybrid mit dem öffentlichen Schlüssel des Empfängers (überprüft mittels Zertifikat)

Prüfungsaufgaben

📝❗ FiSi AP2 Konzeption Winter 2024 Aufgabe 2 d

X.509-Personalzertifikate: zwei Eigenschaften nennen; Signierung und Verschlüsselung von Mails gemäß Unternehmensregelung

📝❗ FiSi AP2 Analyse Sommer 2025 Aufgabe 3 b

VPN-Produktentscheidung: X.509-Zertifikate für gegenseitige Authentifizierung versus hinterlegte Public-Keys; Relevanz hardware-unterstützter Krypto-Algorithmen

📝❗ FiSi AP2 Konzeption Sommer 2026 Aufgabe 2 aa

Aufgaben einer Certificate Authority (CA): zwei Aufgaben erläutern, z. B. Identitätsprüfung, Zertifikatsausstellung, Statusverwaltung per CRL/OCSP, Lebenszyklus-Management

Praxis

💻 Eigene CA erstellen (einfach -> vollständig)