Let's EncryptでＳＳＬ証明書の新規作成と自動更新（dns-01編）

• Lets' EncryptによるＳＳＬ証明書の自動取得・自動更新に関するメモを残す。

• Let's Encrypt について復習ではあるが、
  • 認証局のブランドの一つである。

  • これは「Symantec(旧Verisign)セキュア・サーバーＩＤ」「CyberTrust SureServer」「SecomTrust セコムパスポート for Web3.0」「GlobalSign クイック認証SSL」「GeoTrust RapidSSL」「Comodo PositiveSSL」などの一つと考えれば良い。

  • たぶんどれかは聞いたことあるはずと思う。
  • 他の認証局と同じような点は、
    • １証明書をどのように（複数ＩＰ, 複数バックエンド, 複数プロトコル）使用しても１取得で済む（安い認証局は大抵そうだよね）。
    • 親ドメインをまたぐ、マルチドメイン証明書（Subject Alternative Names）に対応している（全ての認証局で対応してるね）。
    • その代わり、ワイルドカード証明書には対応していない（対応してるブランドと対応してないブランドとあるね）。
    • ＤＶ（Domain Validation）証明書のみ提供（対応してるブランドと対応してないブランドとあるね）。
    • ただしＯＶ（Organization Validation）証明書やＥＶ（Extended Validation）証明書との純技術的な優劣は無い。
  • 他の認証局と明確に違う点は、
    • 無償。
    • ＲＳＡ(2048bit, 3072bit, 4096bit), ＥＣＤＳＡ(prime256v1, secp384r1) の５種類の鍵が選べる（ここまで選べる認証局は限られるね）。
    • ＡＣＭＥ（Automated Certificate Management Environment）プロトコルによる証明書の認証から発行までの一連のバッチ化（自動化）が可能。
    • 今時誤差かもしれないが、扱える端末が（他の認証局と比べて）少ない。
    • エンドユーザーが粘り強く使用している、全アクセスの０．５％以下の端末であってもフォローしないといけない用途であるならお勧めしない。
    • 逆に今時のメジャーどころの端末・ブラウザは対応している。
    • よってＰＣ相手にはほぼ問題無い（Windows XP? IE6? 知らんがな）。

    • 取得数制限（特に単位時間あたりの）があるので注意。詳しくは Rate Limits を参照のこと。

    • 検証（ステージング）用認証局も用意されているので、セットアップ時の検証や、ＡＣＭＥクライアントの開発といった用途ではこちらを使う。

    • 「現在の」ルート証明書は「IdentTrust|DST(Digital Signature Trust) Root CA X3」である。

    • IdentTrust なの？ DST なの？ については旧会社のブランドも残ってるらしい、としか認識してない。

    • 少なくとも中間証明書の発行者（Issuer）はそうである（ISRG - Internet Security Research Group ではない）。

    • このルート証明書がインストールされた端末が対応端末となる。
    • 中間証明書は「Let's Encrypt Authority X3」である（場合によってはこっち「も」入ってることがあるかもしれない）。

• 使用するツール・傾向については Let's EncryptでＳＳＬ証明書の新規取得と自動更新（http-01編） を参照のこと。

• ここでは「チャレンジ・レスポンス」をＨＴＴＰ（http-01）ではなく、ＤＮＳ（dns-01）を使う方法について説明する。
• 環境（イントラネット内など）によってはこの方法しか採れないケースもありうる。
• ＤＮＳコンテンツサーバーとの連携（諸設定）が必要になってしまうが、この味を知ってしまうと http-01 手順には戻れなくなること請け合いである:-)。
• どれくらい戻れないかというと、Ｗｅｂサーバーに対しても dns-01 手順を適用したくなる。

検証環境

• いずれも最新のリリースということで確認しているが、ある程度古い環境でも問題無いと思われ。
• 本例では、www.example.jp というコモンネームに対して証明書を発行するものとする。
• チャレンジ／レスポンスコードをＤＮＳダイナミックアップデートするため、example.jp ゾーンに対するＤＮＳコンテンツサーバーへの更新権限があるものとする。
• ある程度制限できるとは言え、ＤＮＳダイナミックアップデートは「ゾーン」に対してフリーダムに更新できてしまうので、_acme-challenge.www.example.jp ゾーン（に分けて／委任してもらって）に、更新が閉じるよう制限するのが必要と思われる。
• ここでは敢えて「example.jp」ゾーンから「_acme-challenge.www.example.jp」を自分自身（ＤＮＳコンテンツサーバー）へ委任するものとし、外部のＤＮＳコンテンツサーバーへは向けないものとする。
• ここまでお膳立てが整えられていれば、例えば、サービスゾーンのＤＮＳコンテンツサーバーへの更新権限は得られなくても、自分のＤＮＳコンテンツサーバーに委任してもらって、更新できるようにするのは難しくないと思う。

想定サーバー・ドメイン

• ＤＮＳコンテンツサーバーは ns.example.jp とする。
  • 実際には複数のＤＮＳコンテンツサーバーで運用されていると思う。
  • それらサーバーへの反映は ns.example.jp の notify yes; およびＩＸＦＲ（Incremental Zone Transfer）により、全てのサーバーへ即時通達されるものとする。
  • それら詳細についてはここでは取り上げない。
• ＳＳＬサーバーは www.example.jp とする。
• 上記サーバーは同一でもかまわないし、別々でもかまわない。
• ＯＳは FreeBSD 11.0-R での想定で行っているが、設定ファイルの位置以外は他のＯＳでも有効である。
• インストールされるパッケージ如何によっては細かい振る舞いが変わるが、詳細は取り扱わない。
• あくまでも FreeBSD 11.0-R 環境における検証結果とする。

ＤＮＳコンテンツサーバー側

• ＤＮＳサーバーは BIND 9.11.1（ports/dns/bind911）。

ＳＳＬサーバー側

• ＤＮＳダイナミックアップデートクライアントは BIND 9.11.1（ports/dns/bind-tools）。

  • 既に BIND 9.11.1 （ports/dns/bind911）がインストールされている環境では不要。

  • FreeBSD 9.x 等といった古い環境では nsupdate コマンドが存在したため、そのような環境でもインストールは不要である。

• ＡＣＭＥクライアントは dehydrated 0.4.0（ports/security/dehydrated）。

インストール

• いずれも ports/security/dehydrated、ports/dns/bind911 または ports/dns/bind-utils よりインストールする。
• オプションの選択によって手順が変わる点は無いため、ここでは明示しない。

ＤＮＳコンテンツサーバー側の設定

• Let's EncryptでＳＳＬ証明書の新規取得と自動更新（http-01編）で実施した「ドメイン所有者確認トークンディレクトリの指定」の代わりの作業となる。

• よってディレクトリ作成作業は不要である。

named.conf の設定（一部）例

include "ダイナミックアップデートキーファイル名";

zone "example.jp" {
    type master;
    file "example.jpゾーンファイル名";
};

zone "_acme-challenge.www.example.jp" {
    type master;
    file "_acme-challenge.www.example.jpゾーンファイル名";
    update-policy {
        grant ダイナミックアップデートキー名 name _acme-challenge.www.example.jp. TXT;
    };
};

• 「ＤＮＳコンテンツサーバー」と「ＳＳＬサーバー」とで、ＴＳＩＧ（Transaction SIGnature）キーを共有する。
• ＴＳＩＧキーはキー名と秘密鍵で構成された、named.conf の書式に準拠したテキストファイルである。
• このＴＳＩＧキーを「ダイナミックアップデートキーファイル名」で保存しておく（所有者は root:wheel、パーミッションは 0400 で）。
• また、ダイナミックアップデートキーファイル名で定義されているキー名に対して、更新許可設定を与える（update-policy および grant）。
• また変更できるレコード名およびリソースレコードを限定する（name _acme-challenge.www.example.jp. TXT）。

example.jp ゾーンファイルの設定例

$TTL               300

@                       IN SOA ns.example.jp. domain.example.jp. (
                               2017032201 ; serial
                               7200       ; refresh (2 hours)
                               900        ; retry (15 minutes)
                               2419200    ; expire (4 weeks)
                               86400      ; minimum (1 day)
                               )
                        IN NS ns
_acme-challenge.www     IN NS ns

• 本ファイルの設置場所、命名規則はそれぞれのポリシーに従う。
• 少なくともＦｒｅｅＢＳＤ的には、/usr/local/etc/namedb/master/ ディレクトリ以下に設置されるものとしている。
• さらに「example.jp.db」とするか「jp.example.db」とするかなどは、特に明言しない。

_acme-challenge.www.example.jp ゾーンファイルの設定例

$TTL               300

@                       IN SOA ns.example.jp. domain.example.jp. (
                               2017032201 ; serial
                               7200       ; refresh (2 hours)
                               900        ; retry (15 minutes)
                               2419200    ; expire (4 weeks)
                               86400      ; minimum (1 day)
                               )
                        IN NS ns

• 本ファイルの設置場所、命名規則はそれぞれのポリシーに従う。
• 少なくともＦｒｅｅＢＳＤ的には、/usr/local/etc/namedb/master/ ディレクトリ以下に設置されるものとしている。
• さらに「_acme-challenge.www.example.jp.db」とするか「jp.example.www._acme-challenge.db」とするかなどは、特に明言しない。

ダイナミックアップデートキーファイルの設定例

key "キー名" {
    algorithm hmac-sha256;
    secret "シークレットキー（ＢＡＳＥ６４表現）";
};

上記ファイルは以下のコマンドにより生成することができる。

tsig-keygen -a hmac-sha256 キー名 > ダイナミックアップデートキーファイル名
chmod 0400 ダイナミックアップデートキーファイル名

• もちろん secret の部分は毎回ランダムに発行される。
• このファイルは named.conf でも、（後で説明する）nsupdate コマンド（-k オプションで）でもそのまま解釈してくれる。
• 本ファイルの設置場所、命名規則については一概に言えることが無く、「ポリシーで」で逃げるには無責任すぎるので、例を出してみる。

本例における具体的設定例

• ＢＩＮＤ側に設置する場合は、/usr/local/etc/namedb/ ディレクトリに設置することとする。
• ｄｅｈｙｄｒａｔｅｄ側に設置する場合は、/usr/local/etc/dehydrated/ ディレクトリに設置することとする。
• ファイル名についてだが、「キー名.key」とするのが違和感なくていいと思う。

• 肝心のキー名だが、ＢＩＮＤ９．１１のマニュアル（ＴＳＩＧ）によれば「ホスト名１-ホスト名２.」という例がある。

• 本気かどうかわからないが、「ＤＮＳコンテンツサーバー-ダイナミックアップデートするサーバー.」というニュアンスらしい。
• 本件の場合、ns.example.jp と www.example.jp であることから「ns-www.」とするのが妥当か（ほんと？）。
• まぁなんでもいいけど、わかりやすいようにね。

key "ns-www." {
    algorithm hmac-sha256;
    secret "PfzeGvXiOqtPOwQJY/iNFrvlD3/eKAHRZ0TbyK5GYII=";
};

• /usr/local/etc/namedb/ns-www.key
• /usr/local/etc/dehydrated/ns-www.key

ＳＳＬサーバー側の設定

• ほとんどLet's EncryptでＳＳＬ証明書の新規取得と自動更新（http-01編）で実施した作業と同じになる。

• 明確に違う点は、先のページでは解説してない「HOOK」設定となる。
• ここでは一通り作業の意味がわかってる前提で、一通り設定を紹介する。

/etc/periodic.conf

weekly_dehydrated_enable="YES"

自動更新設定（YES＝自動更新する）。 periodic(8)にある通り、毎週土曜日３時に実行される。

なお今回、weekly_dehydrated_deployscript は指定しない（後述の HOOK 設定参照のこと）。

/usr/local/etc/dehydrated/ns-www.key

これは先に tsig-keygen コマンドで作成されたファイルである。 ＤＮＳコンテンツサーバーと同一になるように設定すること。

/usr/local/etc/dehydrated/config

alias openssl="/usr/bin/openssl"

CHALLENGETYPE="dns-01"
HOOK="${BASEDIR}/hook.sh"
RENEW_DAYS="30"
KEY_ALGO="rsa" KEYSIZE="2048"
#KEY_ALGO="prime256v1"
CONTACT_EMAIL="メールアドレス"
#テスト発行したい場合、以下の２行を有効にすること。
#CA="https://acme-staging.api.letsencrypt.org/directory"
#CA_TERMS="https://acme-staging.api.letsencrypt.org/terms"

• http-01 との時との大きな違いは CHALLENGETYPE と HOOK 設定にある。
• HOOK 設定（によって指定されるファイル）については後述する。
• CHALLENGETYPE には dns-01 を指定する。
• CHALLENGETYPE は現在 http-01 か dns-01 の２つしか選択肢は無い。

/usr/local/etc/dehydrated/domains.txt

example.org www.example.org
example.com www.example.com wiki.example.com

本ファイルの設定については コモンネームの設定に準拠するものとする（例）。

/usr/local/etc/dehydrated/hook.sh

TTL="300"
DNSSERVER="ns.example.jp"
alias nsupdate="/usr/local/bin/nsupdate -k ${BASEDIR}/ns-www.key"

function deploy_challenge {
    local DOMAIN="${1}" TOKEN_FILENAME="${2}" TOKEN_VALUE="${3}"
    printf 'server %s\nupdate add _acme-challenge.%s. %d TXT "%s"\nsend\n' "${DNSSERVER}" "${DOMAIN}" "${TTL}" "${TOKEN_VALUE}" | nsupdate
}

function clean_challenge {
    local DOMAIN="${1}" TOKEN_FILENAME="${2}" TOKEN_VALUE="${3}"
    printf 'server %s\nupdate delete _acme-challenge.%s. TXT\nsend\n' "${DNSSERVER}" "${DOMAIN}" | nsupdate
}

function deploy_cert {
    /usr/sbin/service apache24 restart && /usr/local/bin/dehydrated -gc
}

function unchanged_cert {
    # NOTHING TO DO #
}

function invalid_challenge() {
    # NOTHING TO DO #
}

function request_failure() {
    # NOTHING TO DO #
}

function exit_hook() {
    # NOTHING TO DO #
}

HANDLER=$1; shift; $HANDLER $@

HOOK ファイルのひな形として、/usr/local/etc/dehydrated/hook.sh.example を参照すること。

/usr/local/etc/dehydrated/deploy.sh

• 先に述べたように、本ケースでは本ファイルを取り扱わない。
• HOOK で指定するシェルスクリプトの deploy_cert 関数で代替できるからである。
• HOOK（/usr/local/etc/dehydrated/config）と weekly_dehydrated_deployscript（/etc/periodic.conf）の違いは以下の通りである。
  • 証明書取得する単位毎に実行されるのが HOOK、全て取得終って実行されるのが weekly_dehydrated_deployscript。
  • 証明書取得に成功した・失敗した（または更新なし）がわかるのが HOOK、わからないのが weekly_dehydrated_deployscript。
• よって、１枚の証明書を相手にする時はそう違いは無いが、複数枚を取得して分散デプロイしたいなら HOOK しかない。
• ファインチューニング（更新ない時は何もしないなど）したいなら HOOK 一択。
• 逆に HOOK はデプロイだけしたいユースケースにおいて若干ながら大味（ダミーの関数を置く必要がある）。
• この HOOK はバージョンによって拡張されることがあるので、場合によっては（エラーで止まるなど）追随しなければならないこともありうる。

参考文献

• BIND 9 Administrator Reference Manual