Qu'est-ce qu'une infrastructure à clé publique (PKI) ?

Pendant des années, l'infrastructure à clé publique (PKI) est restée en retrait dans le domaine de la sécurité d'entreprise, réservée aux cryptographes et aux administrateurs de certificats. Mais les choses ont changé. À mesure que les organisations adoptent Architectures « Zero Trust » Et alors que les identités des machines commencent à dépasser en nombre celles des humains, l'infrastructure à clé publique (PKI) est passée du statut d'outil de second plan à celui de plan de contrôle stratégique. Cet article explique ce qu'est la PKI, comment elle fonctionne et quelle place elle occupe dans une stratégie de sécurité moderne.

L'infrastructure à clé publique (PKI) désigne l'ensemble des éléments matériels, logiciels, politiques et procédures utilisés pour créer, gérer, distribuer, utiliser, stocker et révoquer des certificats numériques. Un certificat numérique associe une paire de clés cryptographiques à une identité vérifiée, de sorte que toute personne s'appuyant sur la clé publique puisse avoir confiance dans l'identité du détenteur de la clé privée correspondante.

Le principe de base repose sur la cryptographie asymétrique. Au lieu d’un secret partagé, chaque partie détient une clé publique pouvant être librement diffusée et une clé privée qui reste sous son contrôle exclusif. C'est l'infrastructure à clé publique (PKI) qui rend ce modèle applicable à grande échelle, car elle offre un moyen fiable de répondre à la question que toute partie de confiance doit se poser : cette clé publique appartient-elle réellement à la personne qu'elle prétend représenter ?

Par définition, une infrastructure PKI doit couvrir l'ensemble du cycle de vie d'un certificat, et pas seulement sa création. Une infrastructure PKI opérationnelle émet des certificats, les distribue aux destinataires concernés, assure leur suivi et les révoque lorsqu'ils ne sont plus fiables.

Sur le plan technique, l'infrastructure à clé publique (PKI) repose sur deux opérations cryptographiques que toute paire de clés asymétriques est capable d'effectuer. Une clé permet de chiffrer des données que seule l'autre clé peut déchiffrer. Une clé permet de signer des données d'une manière que l'autre clé peut vérifier. Selon le cas d'utilisation, les clés publique et privée jouent des rôles différents, mais le principe mathématique reste le même.

Imaginons un navigateur qui se connecte à un site web. Lorsque la connexion s'établit, le serveur présente son certificat numérique. Ce certificat contient la clé publique du serveur ainsi qu'une signature émanant d'une autorité de certification (CA) qui garantit l'identité du serveur. Le navigateur vérifie cette signature par rapport à une liste d’AC racines de confiance qu’il connaît déjà. Si la signature est valide et que le certificat n’a pas expiré ni été révoqué, le navigateur fait confiance à la clé publique et l’utilise pour établir une session chiffrée.

Cette vérification repose sur la chaîne de confiance. Une autorité de certification racine (CA racine) se situe au sommet de la hiérarchie et signe son propre certificat. Elle signe également les certificats des autorités de certification intermédiaires, qui, à leur tour, signent les certificats d’entités finales délivrés aux serveurs, aux appareils et aux utilisateurs. Lorsqu’une partie utilisatrice valide un certificat, elle remonte la chaîne jusqu’à atteindre une autorité de certification racine en laquelle elle a déjà confiance. Chaque maillon de cette chaîne doit être valide pour que le certificat soit accepté.

Le certificat lui-même suit un cycle de vie bien défini :

1. Génération d'une paire de clés, au cours de laquelle le demandeur crée une clé publique et une clé privée.
2. Demande de signature de certificat (CSR) : le demandeur regroupe la clé publique et les informations d'identification, puis les soumet à une autorité de certification (CA).
3. Validation par l'autorité de certification (CA), dans le cadre de laquelle la CA (ou une autorité d'enregistrement agissant en son nom) vérifie l'identité du demandeur.
4. Émission : l'autorité de certification (CA) signe le certificat à l'aide de sa propre clé privée.
5. Distribution : le certificat est installé sur le serveur, le périphérique ou le compte utilisateur qui l'utilisera.
6. À utiliser lorsque le certificat permet de vérifier l'identité et de réaliser des opérations de chiffrement ou de signature.
7. Renouvellement, avant l'expiration du certificat.
8. Révocation, si le certificat est compromis ou n'est plus nécessaire.

Chacune de ces étapes a des implications en matière de sécurité, et la plupart des défis opérationnels liés à l'infrastructure à clé publique (PKI) trouvent leur origine dans l'une d'entre elles.

Le bon fonctionnement d'une infrastructure à clé publique (PKI) repose sur plusieurs éléments étroitement liés. Chacun d'entre eux joue un rôle spécifique dans l'émission des certificats, la vérification de leur validité et leur gestion tout au long de leur cycle de vie.

Autorité de certification (CA)

L'autorité de certification est le tiers de confiance qui délivre les certificats numériques. Une autorité de certification (AC) signe chaque certificat avec sa propre clé privée, ce qui permet aux parties de confiance de vérifier l'authenticité du certificat. La plupart des infrastructures à clé publique (PKI) utilisent une hiérarchie : une AC racine hors ligne signe les certificats des AC intermédiaires, qui à leur tour signent les certificats des entités finales. Cette structure limite l'exposition de la clé racine et permet aux opérateurs de compartimenter la confiance.

Autorité d'enregistrement (RA)

L'autorité d'enregistrement vérifie l'identité de toute personne demandant un certificat. Dans certains déploiements, l'autorité de certification (CA) fait elle-même office d'autorité d'enregistrement (RA). Dans d'autres, notamment à l'échelle de l'entreprise, une autorité d'enregistrement distincte se charge de la vérification d'identité afin que l'autorité de certification puisse se concentrer sur les opérations cryptographiques. Dans tous les cas, la robustesse d'une infrastructure à clé publique (PKI) dépend du sérieux avec lequel l'autorité d'enregistrement accomplit sa mission.

Certificats numériques (X.509)

La norme X.509 définit le format de la plupart des certificats numériques utilisés aujourd'hui. Un certificat X.509 contient le nom distinctif du sujet, la clé publique du sujet, le nom de l'autorité de certification émettrice, les dates d'émission et d'expiration du certificat, un numéro de série, les utilisations autorisées et la signature de l'autorité de certification. C'est cette signature qui transforme un ensemble de données d'identification en une attestation vérifiable.

Liste de révocation de certificats (CRL) et OCSP

Il arrive parfois que des certificats doivent être invalidés avant leur expiration, notamment parce qu'une clé privée a été compromise, qu'un employé a quitté l'organisation ou que le certificat a été émis par erreur. Une liste CRL est une liste signée de certificats révoqués qu'une autorité de certification (CA) publie à intervalles réguliers. Le protocole OCSP (Online Certificate Status Protocol) offre une alternative en temps réel, permettant à une partie de confiance de demander à une autorité de certification si un certificat spécifique est toujours valide au moment de son utilisation.

Système de gestion et de stockage des certificats

Les certificats doivent être stockés quelque part et gérés par quelqu’un. Un référentiel de certificats conserve les certificats émis afin qu’ils puissent être récupérés en cas de besoin. Un système de gestion des certificats prend en charge les opérations d’émission, de distribution, de renouvellement et de révocation des certificats à grande échelle. Dans les organisations où des milliers, voire des dizaines de milliers de certificats sont utilisés, cette couche de gestion fait souvent la différence entre une infrastructure PKI qui fonctionne et une autre qui provoque des pannes.

Archivage et restauration des clés

Les clés privées sont des informations confidentielles, mais elles constituent également des actifs essentiels à l'activité. En cas de perte d'une clé privée utilisée pour le chiffrement des données, celles-ci peuvent devenir irrécupérables. Les systèmes d'archivage des clés stockent en toute sécurité des copies de certaines clés privées afin de permettre la récupération des données en cas de besoin, tout en trouvant un juste équilibre entre cette capacité de récupération et le risque d'exposition des clés.

Les certificats numériques suivent tous le même format de base, mais ils sont émis à des fins différentes et ont des implications différentes en matière de confiance. Comprendre ce que protège chaque type de certificat est utile pour quiconque cherche à déterminer comment intégrer l'infrastructure à clé publique (PKI) dans une stratégie de sécurité plus large.

Certificats SSL (Secure Sockets Layer) / TLS (Transport Layer Security)

Sécuriser le trafic entre les clients et les serveurs sur le Web. Il s'agit de l'utilisation la plus courante de l'infrastructure à clé publique (PKI), présente sur pratiquement tous les sites Web HTTPS, tous les points de terminaison d'API et tous les services réseau cryptés.

Certificats de signature de code

Permettre aux éditeurs de logiciels de signer les applications, les pilotes et les scripts. Lorsqu'un utilisateur ou un système d'exploitation exécute du code signé, il peut vérifier la source et s'assurer que le code n'a pas été altéré depuis sa signature.

Courriel et certificats S/MIME

Permettre aux utilisateurs de signer leurs e-mails afin que les destinataires puissent vérifier l'identité de l'expéditeur, et de chiffrer leurs e-mails afin que seuls les destinataires prévus puissent les lire. Cette pratique est courante dans les secteurs réglementés et au sein des administrations publiques.

Certificats d'authentification des clients

Identifier les utilisateurs et les appareils par rapport aux systèmes auxquels ils accèdent. Les cartes à puce, les cartes d'accès communes (CAC) et les cartes de vérification d'identité personnelle (PIV) utilisées au sein des agences fédérales relèvent de cette catégorie. Les clés de sécurité matérielles peuvent également l'utiliser, comme par exemple la RSA iShield Key 2 series.

Certificats de signature de documents

Appliquer des signatures cryptographiques aux fichiers PDF et autres documents électroniques, conférant ainsi une valeur juridique et probatoire aux contrats, déclarations et dossiers signés.

Certificats d'identité des appareils et des machines

Attribuer des identités vérifiables aux appareils IoT, aux serveurs, aux conteneurs et aux charges de travail. Alors que le nombre d'identités de machines atteint plusieurs millions dans certains environnements, il s'agit là d'un usage de l'infrastructure à clé publique (PKI) en pleine expansion.

L'authentification par infrastructure à clé publique (PKI) consiste à utiliser un certificat numérique et la clé privée qui lui est associée pour prouver son identité. Au lieu de saisir un mot de passe ou un code à usage unique, l'utilisateur ou l'appareil présente un certificat et démontre de manière cryptographique qu'il détient la clé privée correspondante en répondant à une requête émise par le système de confiance.

Par rapport aux mots de passe et aux codes à usage unique, l’authentification par certificat présente deux caractéristiques importantes. Premièrement, elle résiste au phishing. Une clé privée ne peut pas être saisie sur une fausse page de connexion ni envoyée à un pirate qui intercepterait un message. Elle reste sur le terminal ou dans une clé matérielle et n’effectue jamais d’opérations cryptographiques qu’au niveau local. Deuxièmement, elle simplifie la vie de l’utilisateur. Une fois le certificat provisionné, le processus d’authentification peut se dérouler de manière transparente, ne nécessitant aucune action supplémentaire hormis le fait de poser la main sur une carte à puce ou de déverrouiller un appareil.

L'authentification par certificat est un pilier des systèmes modernes authentification sans mot de passe et résistant au phishing l'authentification multifactorielle, et c'est l'un des piliers de l'identité sur lesquels reposent les architectures « Zero Trust ». Plutôt que de se fier à un emplacement réseau, le modèle « Zero Trust » exige une preuve d'identité pour chaque décision d'accès, et l'infrastructure à clé publique (PKI) fournit cette preuve sous une forme durable, vérifiable et difficile à falsifier.

La PKI est présente dans de nombreux contextes, mais la plupart des implémentations relèvent de quelques grandes catégories. Chaque catégorie apporte une solution à un type spécifique de problème de confiance.

Sécurisation des communications

Le protocole TLS en est l'exemple le plus connu : il protège le trafic Web, les appels d'API et les e-mails en transit. Les VPN et les tunnels de site à site s'appuient également sur l'infrastructure PKI pour authentifier les points d'extrémité d'un canal chiffré. Dans chaque cas, l'infrastructure PKI garantit l'identité, ce qui donne tout son sens au chiffrement.

Prouver l'authenticité et l'intégrité

La signature de code permet aux éditeurs de logiciels de prouver que les fichiers binaires qu'un utilisateur s'apprête à exécuter proviennent bien de la source attendue. La signature de documents remplit la même fonction pour les fichiers PDF et autres. Les mécanismes de mise à jour des micrologiciels et des logiciels utilisent l'infrastructure à clé publique (PKI) pour empêcher les pirates d'injecter des mises à jour malveillantes dans des parcs d'appareils.

Authentification des utilisateurs et des appareils

Les cartes à puce, les cartes CAC/PIV et les connexions par certificat permettent aux organisations de vérifier l'identité de la personne à l'autre bout d'une session, sur un appareil conforme à la politique en vigueur. C'est là que l'infrastructure PKI rejoint le plus directement la gestion des identités et des accès, et cela constitue une option solide pour les environnements à haut niveau de sécurité et les déploiements « Zero Trust ».

Identité de la machine et de la charge de travail

Les architectures modernes reposent sur la capacité des services, des conteneurs et des appareils IoT à s'authentifier les uns auprès des autres. L'infrastructure à clé publique (PKI) est le mécanisme qui attribue à chaque charge de travail une identité vérifiable, afin que les décisions d'accès puissent être prises en fonction de la nature de la charge de travail et non pas uniquement de son emplacement sur le réseau.

Si la PKI perdure, c'est pour une bonne raison. Peu d'autres approches visant à instaurer la confiance fonctionnent à la même échelle ou offrent les mêmes garanties cryptographiques.

• Authentification résistante au phishing : Les clés privées ne quittent jamais le terminal et ne peuvent pas être réutilisées par un pirate qui intercepterait une session, ce qui rend l'authentification par certificat résistante aux tactiques de vol d'identifiants qui compromettent les mots de passe et l'authentification multifactorielle (MFA) par notification push. RSA a déjà abordé ce sujet dans un autre article intitulé Comment les pirates contournent l'authentification à plusieurs facteurs (MFA) et pourquoi les approches résistantes au hameçonnage sont importantes.
• Confidentialité et intégrité sur les réseaux non fiables : Les données chiffrées à l'aide de la clé publique d'un destinataire ne peuvent être lues que par le détenteur de la clé privée correspondante, et les données signées peuvent être vérifiées sans qu'il soit nécessaire de partager au préalable une clé secrète. C'est cette combinaison qui rend possibles le commerce, les opérations bancaires et les communications sécurisées sur l'Internet public.
• Non-répudiation des transactions signées :Une signature numérique adossée à un certificat de confiance constitue une preuve solide attestant qu'une partie donnée a approuvé un document ou une transaction spécifique, ce qui revêt une importance particulière dans les domaines juridique, financier et de la conformité.
• Une confiance évolutive :Une seule autorité de certification peut garantir l'identité de millions de détenteurs de certificats, sans que chaque partie de confiance ait besoin d'établir une relation de confiance directe avec chacun d'entre eux.
• Les bases du modèle « Zero Trust » :Chaque acteur d'une architecture « Zero Trust », qu'il s'agisse d'un humain ou d'une machine, doit disposer d'une identité vérifiable. L'infrastructure à clé publique (PKI) constitue un moyen fiable d'émettre et de vérifier ces identités, et représente l'un des piliers d'une Approche « Zero Trust » en matière de sécurité.
• Harmonisation en matière de réglementation et d'assurance :Les normes FIPS, les Critères communs, le règlement eIDAS ainsi que les exigences sectorielles spécifiques dans les domaines de l'administration publique, des services financiers et de la santé reconnaissent toutes que les mécanismes fondés sur l'infrastructure à clé publique (PKI) constituent un moyen de contrôle efficace pour garantir l'identité, l'intégrité et la confidentialité.

Malgré tous ses atouts, l'infrastructure à clé publique (PKI) comporte de réels risques opérationnels. La plupart des incidents liés à la PKI ne sont pas dus à des défaillances de la cryptographie elle-même, mais à des défaillances des systèmes et des processus qui l'entourent.

• Interruptions de service liées aux certificats : Les certificats périmés provoquent des interruptions de service. Lorsqu'un certificat associé à un équilibreur de charge, à une API interne ou à un site web accessible au public arrive à expiration sans que personne ne s'en aperçoive, les systèmes qui en dépendent cessent de fonctionner. Les pannes très médiatisées imputables à des certificats périmés constituent un phénomène récurrent.
• Compromission de la clé privée : Si une clé privée est compromise, tous les certificats signés avec celle-ci sont menacés, et toute session ou signature qui en dépend devient suspecte. Pour remédier à la compromission d'une clé privée, il faut généralement procéder à une révocation et à une réémission à grande échelle.
• Compromis CA :Un pirate qui parvient à compromettre une autorité de certification (CA) peut émettre des certificats frauduleux reconnus comme fiables par les navigateurs, les systèmes d'exploitation et d'autres entités qui s'y fient. Les compromissions passées d'autorités de certification ont entraîné des mesures de méfiance à grande échelle et le remplacement forcé d'un grand nombre de certificats.
• Lacunes en matière de révocation :Tous les clients ne vérifient pas les listes de révocation (CRL), et les réponses OCSP peuvent faire l'objet d'un « soft failure » dans certaines conditions réseau que les attaquants peuvent exploiter. Même lorsque le mécanisme de révocation fonctionne comme prévu, il existe souvent une période pendant laquelle un certificat révoqué continue de fonctionner dans la pratique.
• Prolifération des certificats :Les entreprises modernes gèrent des dizaines de milliers de certificats répartis entre les services cloud, les systèmes sur site, les terminaux et les identités de machines. En l'absence d'un inventaire centralisé, il est facile de perdre la trace des certificats émis, de leur emplacement d'installation et de leur date d'expiration.
• Menace post-quantique :Les algorithmes RSA et à courbes elliptiques, qui constituent aujourd'hui le fondement de la plupart des infrastructures à clé publique (PKI), sont considérés comme sûrs face aux ordinateurs classiques, mais pas face à des ordinateurs quantiques suffisamment puissants. Le NIST a entamé la normalisation des algorithmes cryptographiques post-quantiques, et les organisations qui s'appuient sur une infrastructure à clé publique (PKI) doivent prévoir une migration s'étalant sur plusieurs années.

Une infrastructure à clé publique (PKI) bien gérée ne se résume pas à un ensemble de composants cryptographiques. Il s'agit d'une discipline opérationnelle. Les pratiques décrites ci-dessous permettent de réduire le risque de défaillances évoquées plus haut.

Tenir à jour un inventaire complet des certificats

Suivez chaque certificat sur l'ensemble des services cloud, des systèmes sur site, des terminaux et des identités de machines. Les feuilles de calcul manuelles ne suffisent généralement plus dans les environnements modernes, et un outil de découverte et d'inventaire constitue un investissement rentable pour toute organisation de grande envergure.

Automatiser la gestion du cycle de vie des certificats

L'automatisation de l'émission, du renouvellement et de l'installation permet d'éliminer les erreurs humaines à l'origine de la plupart des interruptions de service liées aux certificats. L'automatisation rend également les certificats à durée de vie limitée plus pratiques, ce qui réduit les risques en cas de compromission d'une clé.

Mettre en place une protection renforcée des clés

Stockez les clés privées des autorités de certification (CA) dans des modules de sécurité matériels (HSM) et protégez les clés des entités finales grâce à un stockage sécurisé sur le terminal ou dans un jeton matériel. La robustesse d'une infrastructure à clé publique (PKI) dépend en fin de compte du niveau de protection de ses clés privées.

Utilisez des certificats à durée de validité courte dans la mesure du possible

La réduction de la durée de validité des certificats limite l'ampleur des répercussions d'une clé compromise et rend la révocation moins critique sur le plan opérationnel. L'automatisation est ici indispensable, car le renouvellement manuel à grande échelle de certificats à courte durée de validité n'est pas envisageable.

Mettre en place un contrôle rigoureux de la révocation

L'agrafage OCSP, les intervalles de rafraîchissement courts des listes CRL et, le cas échéant, les politiques de « hard-fail » contribuent tous à combler les failles qui permettent, dans la pratique, à des certificats révoqués de rester opérationnels. La révocation n'est efficace que si les parties de confiance procèdent effectivement à la vérification.

Stratégie en matière de « crypto-agilité » et de migration post-quantique

Dressez l'inventaire des algorithmes cryptographiques utilisés dans l'ensemble de l'environnement, identifiez les systèmes qui en dépendent et commencez à évaluer les options post-quantiques à mesure que les normes du NIST mûrissent. La migration prendra des années, et les organisations qui s'y prendront tôt seront celles qui auront le moins de mauvaises surprises.

Hiérarchies de segments CA

Veillez à ce que les autorités de certification racines restent hors ligne, contrôlez rigoureusement les autorités de certification intermédiaires et appliquez des politiques de certificats adaptées à chaque niveau et à chaque cas d'utilisation. Une hiérarchie bien segmentée limite l'impact d'une éventuelle compromission ponctuelle.

Le modèle « Zero Trust » a bouleversé les principes sur lesquels reposent les équipes de sécurité. L'emplacement sur le réseau n'est plus synonyme de confiance, et chaque demande d'accès doit être évaluée au cas par cas. Ce modèle ne fonctionne que si chaque acteur de l'environnement dispose d'une identité pouvant être vérifiée avec un haut niveau de certitude, et c'est là que l'infrastructure PKI joue un rôle fondamental.

Pour les utilisateurs, l'infrastructure à clé publique (PKI) offre une authentification par certificat qui résiste au phishing et fonctionne sur tous les appareils et dans toutes les applications. Pour les appareils, elle fournit une identité vérifiable qui peut être contrôlée à chaque décision d'accès. Pour les charges de travail et les services, elle permet la gestion des identités des machines à l'échelle requise par les architectures modernes. La gestion des identités et des accès (IAM),gouvernance et administration de l'identité(IGA) et la gestion des identités des machines reposent toutes deux sur la confiance assurée par l'infrastructure à clé publique (PKI). Sans celle-ci, le modèle « Zero Trust » se résume à un ensemble de politiques sans fondement solide permettant de les appliquer.

L'infrastructure à clé publique (PKI) constitue la couche de confiance qui permet, en toute discrétion, la mise en œuvre de la plupart des éléments que les équipes de sécurité considèrent comme acquis, qu'il s'agisse du trafic Web sécurisé, des logiciels signés ou de l'authentification des utilisateurs par certificat. À mesure que les organisations adoptent le modèle « Zero Trust » et que les identités des machines et autres identités non humaines continuent de se multiplier, la PKI devient un plan de contrôle stratégique plutôt qu'un simple outil fonctionnant en arrière-plan. Pour l’exploiter correctement, il faut une discipline opérationnelle qui englobe l’inventaire, l’automatisation, la protection des clés et une planification prospective en vue de la cryptographie post-quantique.

RSA jouit d'une longue tradition dans ce domaine. L'algorithme RSA lui-même est l'un des systèmes de cryptographie à clé publique fondamentaux qui ont rendu possible l'infrastructure PKI moderne, et RSA continue d'aider les organisations à mettre cette cryptographie en pratique grâce à l'authentification par certificat, aux authentificateurs matériels et aux solutions d'identité conçues pour les environnements à haut niveau de sécurité. Découvrez comment RSA prend en charge l'authentification par certificat et résistante au phishing avec RSA ID Plus.