Guía Definitiva de Certificados SSL: Desde Conceptos Básicos hasta la Implementación en Gateway

Zhihuang Lin

Zhihuang Lin

September 2, 2024

Technology

Actualmente, HTTPS se ha convertido en el método principal de comunicación en la red y se utiliza ampliamente en diversos sitios web y servicios, especialmente en escenarios que involucran la transmisión de información sensible. HTTPS se basa en el protocolo SSL/TLS, proporcionando un canal de comunicación cifrado que garantiza la seguridad e integridad de la transmisión de datos, previniendo eficazmente la fuga y manipulación de datos.

Los certificados SSL, como una implementación clave del protocolo SSL/TLS en la práctica, desempeñan un papel crucial en la verificación de identidades del servidor y la seguridad de la transmisión de datos.

Conceptos Clave de los Certificados SSL

Antes de profundizar en los certificados SSL, es necesario comprender los elementos centrales de su funcionamiento, principalmente relacionados con los conceptos de claves públicas y privadas.

  • Clave Pública: Se utiliza para cifrar información. Una vez que la información se cifra con la clave pública, solo la clave privada correspondiente puede descifrar y leer el contenido.

  • Clave Privada: Se utiliza para descifrar información. Tiene una relación uno a uno con la clave pública, lo que significa que la clave privada solo puede descifrar información cifrada por la clave pública correspondiente.

Las claves públicas y privadas se generan como un par mediante un algoritmo; están matemáticamente relacionadas, pero no es factible derivar una de la otra. La clave pública está disponible públicamente y puede ser accedida por cualquiera, mientras que la clave privada es confidencial y solo la conoce el titular de la clave, lo que constituye la base de los algoritmos de cifrado asimétrico.

Por ejemplo, supongamos que deseas intercambiar información cifrada con el sitio web de un banco. El proceso básico es el siguiente:

  1. El banco primero te proporciona su clave pública. Esta clave pública se divulga de manera segura (por ejemplo, en el sitio web oficial del banco o a través de una autoridad de certificación de terceros de confianza). La clave pública es parte de un par de claves que el banco utiliza para recibir información cifrada.

  2. Utilizas esta clave pública para cifrar la información privada que deseas enviar al banco. El cifrado garantiza que solo la persona con la clave privada correspondiente (es decir, el banco) pueda descifrar y leer la información. Incluso si los datos cifrados son interceptados por otros, no pueden ser descifrados porque solo el banco posee la clave privada.

  3. Cuando el banco recibe la información cifrada, utiliza su clave privada para descifrarla. Dado que la clave privada es única para el banco y está emparejada con la clave pública, el banco puede descifrar y leer con éxito la información privada que enviaste.

  4. Después de descifrar y leer tu información, el banco procesa tu solicitud o instrucción en consecuencia. Si es necesario, el banco también puede utilizar tu clave pública para cifrar su respuesta y garantizar la seguridad de su respuesta.

Aunque este proceso de comunicación cifrada parece perfecto, existe un riesgo: la clave pública que recibiste inicialmente podría no ser del banco, sino de un impostor que se hace pasar por el banco. Esto significa que si utilizas esta clave pública falsa para cifrar sin verificar su autenticidad, cualquier información interceptada puede ser descifrada por la clave privada falsa correspondiente, lo que lleva a una fuga de información.

Para abordar este problema, se necesita un mecanismo para verificar la legitimidad de la clave pública. Aquí es donde entra en juego el concepto de Autoridad de Certificación (CA). La CA es responsable específicamente de emitir certificados CA utilizados para validar la autenticidad de las claves públicas. Si la clave pública es ilegal, no debe utilizarse para cifrar.

Un certificado SSL es un tipo de certificado CA emitido por una CA. Incluye la clave pública del servidor y la firma de la CA, mientras que la clave privada la posee típicamente el propietario del servidor. Juntas, las claves pública y privada trabajan para garantizar la seguridad e integridad de la transmisión de datos.

Certificados SSL

Después de comprender los conceptos de claves públicas, claves privadas y certificados CA, el siguiente paso es explorar cómo se aplican estos conceptos en la comunicación del mundo real. Dado que los certificados SSL se utilizan para el cifrado de la comunicación, es esencial entender cómo desplegar estos certificados correctamente para garantizar la seguridad de la comunicación y la confidencialidad de los datos.

¿Cómo Desplegar Certificados en Puertas de Enlace API?

Después de comprender los conceptos clave de los certificados SSL, hablemos de cómo desplegarlos. En la práctica, los certificados suelen desplegarse en puertas de enlace porque estas actúan como puntos de entrada para todas las solicitudes de los clientes, desempeñando un papel crítico en la recepción, distribución, procesamiento, filtrado y cifrado de datos entre redes.

Desde una perspectiva de gestión, desplegar certificados en la puerta de enlace simplifica enormemente el proceso de gestión de certificados. Dado que toda la comunicación cifrada ocurre a través de la puerta de enlace, los certificados SSL solo necesitan configurarse y gestionarse en la puerta de enlace, en lugar de individualmente en cada servidor que requiera transmisión cifrada.

Por ejemplo, en la puerta de enlace de código abierto Apache APISIX, desplegar certificados SSL implica dos pasos principales:

  1. Preparar el Certificado SSL: Comprar un certificado SSL de una CA o generar un certificado autofirmado (solo para entornos de prueba) y obtener los archivos del certificado (formato .crt o .pem) y los archivos de clave privada (formato .key).

  2. Agregar Recursos de Certificado mediante la API de Administración: APISIX proporciona una API de Administración que te permite crear, actualizar y eliminar recursos SSL dinámicamente. Puedes configurar recursos SSL utilizando una solicitud HTTP PUT especificando el certificado, la clave y una lista opcional de SNI (Indicación de Nombre de Servidor).

Para configurar un recurso SSL para el dominio test.com, puedes usar un comando similar al siguiente:

curl http://127.0.0.1:9180/apisix/admin/ssls/1 \  
-H 'X-API-KEY: your-api-key' -X PUT -d'  
{  
    "cert" : "'"$(cat t/certs/apisix.crt)"'",
     "key": "'"$(cat t/certs/apisix.key)"'",
     "snis": ["*.test.com"]
}'

Si estás utilizando NGINX, debes recargar la configuración después de configurar el certificado SSL. Sin embargo, APISIX admite la recarga en caliente, por lo que la configuración del certificado entra en vigor inmediatamente después de agregar los recursos SSL.

Flujo de Trabajo del Certificado SSL

Una vez configurado el certificado SSL, cuando un cliente intenta conectarse a test.com o sus subdominios (por ejemplo, www.test.com, como se especifica en la lista SNI *.test.com) a través de HTTPS, APISIX utilizará el certificado y la clave proporcionados para establecer una conexión segura. El flujo de trabajo general es el siguiente:

  1. Fase de Handshake: Cuando el servidor APISIX recibe una solicitud en el puerto HTTPS (predeterminado: 9443), inicia el proceso de handshake SSL. Durante este proceso, APISIX envía el certificado SSL preconfigurado al cliente. El certificado incluye la clave pública del servidor e información sobre la CA. El cliente valida el certificado, verificando si es emitido por una CA de confianza, si está dentro de su período de validez y si el nombre de dominio coincide con el dominio solicitado. Si la validación es exitosa, el cliente genera un número aleatorio como Pre-Master Secret, lo cifra con la clave pública del servidor y lo envía al servidor.

  2. Intercambio de Claves: APISIX descifra el Pre-Master Secret utilizando la clave privada del recurso SSL, obteniendo el Pre-Master Secret. Tanto el cliente como el servidor utilizan este Pre-Master Secret y otros parámetros (como números aleatorios y versiones de protocolo) para calcular una clave de sesión compartida, que se utilizará para el cifrado y descifrado posteriores.

  3. Transmisión de Datos: Después del intercambio de claves, se establece un canal cifrado seguro entre el cliente y el servidor APISIX. El cliente utiliza la clave de sesión para cifrar los datos antes de enviarlos al servidor APISIX, que luego los descifra utilizando la misma clave de sesión para obtener los datos originales. De manera similar, APISIX cifra los datos antes de enviarlos de vuelta al cliente.

  4. Procesar la Solicitud y Devolver la Respuesta: APISIX procesa la solicitud recibida (ahora descifrada) según las rutas configuradas. Antes de devolver una respuesta, APISIX cifra los datos de la respuesta con la clave de sesión para garantizar una transmisión segura.

  5. Cerrar la Conexión: Después de completar la comunicación, el cliente y el servidor APISIX cierran de manera segura la conexión SSL y liberan los recursos relacionados.

Puntos Clave en la Gestión de Certificados SSL

Los certificados SSL garantizan una comunicación segura y cifrada entre el cliente y el servidor. Sin embargo, los certificados SSL por sí solos no son suficientes para garantizar la seguridad de la comunicación a largo plazo; también es crucial comprender la importancia de la gestión de certificados SSL. Una gestión efectiva de los certificados asegura su validez y seguridad continuas, previniendo riesgos de seguridad causados por certificados caducados o una gestión deficiente.

Al gestionar certificados SSL en puertas de enlace, se deben tener en cuenta los siguientes puntos clave:

  1. Los certificados SSL tienen un período de validez fijo. Una vez caducados, el navegador mostrará advertencias al acceder al sitio, lo que afectará negativamente la experiencia del usuario y la confianza en el sitio web. Los administradores deben verificar regularmente la validez de los certificados y configurar recordatorios para renovarlos antes de su caducidad.

  2. A medida que el negocio crece, la gestión manual de certificados SSL se vuelve cada vez más impráctica. Para minimizar errores humanos y ahorrar tiempo, se recomienda utilizar herramientas de automatización (por ejemplo, clientes ACME, Certbot) para solicitar, desplegar, actualizar y revocar certificados automáticamente.

  3. Centralizar el monitoreo del estado y el rendimiento de los certificados SSL para detectar y resolver rápidamente cualquier problema potencial. Configurar estrategias de alerta efectivas para notificar a los administradores de inmediato si los certificados están a punto de caducar, presentan anomalías o contienen vulnerabilidades de seguridad.

Conclusión

En resumen, los certificados SSL desempeñan un papel esencial en la seguridad de la comunicación en la red. Al comprender los principios y la gestión de los certificados SSL y desplegarlos efectivamente en puertas de enlace, podemos mejorar significativamente la seguridad e integridad de la transmisión de datos. Esto no solo protege la información sensible de fugas o manipulaciones, sino que también mejora la experiencia del usuario y la confiabilidad del sitio web.

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