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O objetivo da Let’s Encrypt e do protocolo ACME é tornar possível a configuração de um servidor HTTPS e fazê-lo obter automaticamente um certificado confiável sem intervenção humana. Isso é realizado através do uso do agente de gerenciamento de certificado no servidor web.

Para entender como a tecnologia funciona, vamos analisar o passo a passo do processo de configuração do domínio https://example.com/ com um agente de gerenciamento de certificado que suporta a Let’s Encrypt.

Este processo tem duas etapas: Primeiro o agente comprova para a AC que o webservice controla um domínio. Então, o agente pode solicitar, renovar e revogar certificados para este domínio.
Validação de Domínio

A Let’s Encrypt identifica o administrador do servidor usando uma chave pública. Na primeira vez em que o software agente interage com a Let’s Encrypt é gerado um par de chaves que prova à AC Let’s Encrypt que o servidor controla um ou mais domínios. Isto é semelhante ao processo tradicional de AC de criação de uma conta e adição de domínio para esta conta.

Para iniciar o processo o agente pergunta à AC Let’s Encrypt o que ele precisa fazer para provar que ele controla o domínio example.com. A AC Let’s Encrypt irá analisar o nome de domínio sendo requisitado e fornecerá um ou mais desafios. Estes desafios são formas diferentes que o agente pode usar para provar que controla o domínio. Por exemplo, a AC pode exigir que o agente execute uma ou mais dos seguintes desafios:

Fornecer um registro de DNS sob example.com, ou
Fornecer um arquivo HTTP em determinado diretório sob http://example.com/

Juntamente com os desafios, a AC Let’s Encrypt também provê um pacote de dados que o agente precisa assinar com sua chave privada para provar que ele controla

Vamos assumir que o agente é capaz de completar a segunda tarefa: ele cria um arquivo em um caminho especificado em http://example.com. O agente também assina o pacote de dados providos com sua chave privada. Uma vez que ele termina estes passos, ele notifica a AC que está pronto para concluir a validação.

Agora é responsabilidade da AC verificar que os desafios foram completados. A AC verifica a assinatura no pacote de dados e tenta fazer o download do arquivo especificado no servidor web e se certifica de que ele possui o conteúdo esperado.

Se a assinatura no pacote de dados é válida e os desafios foram corretamente completados, o agente identificado pela chave pública é autorizado a cuidar do gerenciamento de certificados de example.com. Nós chamamos o par de chaves usado pelo agente de “par de chavez autorizado” para `example.com.
Emissão e Revogação de Certificado

Uma vez que o agente possui um par de chaves autorizado, o processo de solicitação, renovação e revogação de certificados é simples – basta enviar mensagens de gerenciamento de certificados assinando-as usando o par de chavez autorizado.

Para obter um certificado para o domínio, o agente constroi um PKCS#10 Solicitação de Assinatura de Certificado que solicita à Let’s Encrypt a emissão de um certificado para example.com com a chave pública especificada. Como de praxe, a SAC inclui uma assinatura usando a chave privada correspondente à chave pública contida na SAC. O agente também assina a SAC completa usando a chave autorizada para example.com para que a Let’s Encrypt saiba que a solicitação é autorizada.

Quando a Let’s Encrypt recebe a solicitação ambas as assinaturas são validadas. Se tudo estiver certo, ele emite um certificado para example.com com a chave pública da SAC e o devolve ao agente.

A revogação funciona de maneira similar. O agente assina a solicitação de revogação com o par de chaves autorizado para example.com e a Let’s Encrypt verifica se a solicitação é autorizada. Se for autorizada, a Let’s Encrypt publica a informação de revogação em canais normais de revogação (como por exemplo OCSP), de maneira que terceiros que dependem de certificados (como navegadores) saibam que não devem confiar no certificado revogado.