We bouwen een certificeringsinstantie voor het hele internet

Twaalf jaar geleden, tijdens Birthday Week 2014, hebben we Universal SSL ingeschakeld en daarmee het aantal versleutelde websites op het internet van de ene op de andere dag bijna verdubbeld. Dit kwam omdat alle websites achter Cloudflare gratis TLS kregen, ook de sites die ons nog nooit een cent hadden betaald. Versleuteling was niet langer een dure, tijdrovende aangelegenheid, maar werd de norm.

Tijdens de Birthday Week van dit jaar zetten we de volgende stap op die weg. Al meer dan tien jaar behoren we tot de grootste afnemers van openbaar vertrouwde certificaten op het internet, en hebben we zelf nog nooit ook maar één certificaat uitgegeven. Daar komt nu verandering in. Cloudflare kondigt aan dat we van plan zijn om een openbare certificeringsinstantie (CA) te worden.

Vandaag maken we de eerste concrete mijlpalen in dat traject bekend: we hebben een aanvraag ingediend voor opname in de root-programma’s van Chrome, Apple, Microsoft en Mozilla, en we hebben een definitieve overeenkomst getekend voor de overname van een gevestigde, alom vertrouwde root van GlobalSign, zodat we vanaf de dag dat we beginnen met de uitgifte certificaten kunnen aanbieden die op een zo breed mogelijk scala aan apparaten werken. We maken ook onze plannen bekend om als een van de eerste certificeringsinstanties (CA’s) post-kwantumcertificaten aan te bieden, waarbij we ons richten op het onlangs door Chrome aangekondigde Quantum-resistant Root Program.

We geven nog geen certificaten uit, en het zal nog even duren voordat we daarmee beginnen. Wat we wel doen, is ons publiekelijk inzetten voor dit werk, de mijlpalen delen zodra ze worden bereikt, en jullie precies vertellen wat we aan het ontwikkelen zijn, terwijl we samenwerken met de root-programma’s en andere leden van de WebPKI-gemeenschap om dit te realiseren.

Vertrouwen winnen we op twee manieren

Een gloednieuwe root is jarenlang niet op grote schaal bruikbaar. Zelfs nadat een rootprogramma deze heeft geaccepteerd, moet die root zich verspreiden over de besturingssystemen, browsers en apparaten wereldwijd, en bereikt hij nooit de grote groep apparaten die geen updates meer ontvangen of die deze nooit hebben ontvangen. Die lange staart van oudere clients is de bron van een groot deel van het wereldwijde internetverkeer, en daar bevindt zich ook een navenant grote hoeveelheid vermijdbare storingen. Wij zijn van mening dat alle clients het hoogst mogelijke beveiligingsniveau verdienen, ongeacht hun fabrikant, besturingssysteem of de tijd die is verstreken sinds de laatste update.

Het overnemen van een bestaande root met een hoge mate van dekking in de vertrouwensopslagen van een breed scala aan clients lost dat probleem vanaf dag één op. De bestaande GlobalSign-root wordt sinds 2012 vertrouwd door browsers, besturingssystemen en apparaten, en bereikt oudere clients die een nieuwe root nooit zal bereiken. De nieuwe root die we zullen indienen voor opname in root-key-programma’s is afgestemd op de richting waarin het ecosysteem zich ontwikkelt, inclusief de programma’s die beginnen te beperken hoe oud een vertrouwde root mag zijn. De gevestigde root geeft ons bereik op de apparaten van het verleden. De nieuwe roots geven ons een stevige positie binnen het beleid van de toekomst. We willen ze allebei om ervoor te zorgen dat certificaten die door onze CA worden uitgegeven een zo breed mogelijke compatibiliteit met klanten bieden.

Een nieuwe bron van gratis certificaten

Het gratis, geautomatiseerde certificaatmodel ondersteunt inmiddels het grootste deel van het versleutelde internet, en een groot deel ervan loopt via één opmerkelijke aanbieder. Let’s Encrypt geeft dagelijks zo’n tien miljoen certificaten uit, bedient meer dan 500 miljoen websites en overschreed in 2025 de grens van vier miljard actieve certificaten. Het is een van de beste ontwikkelingen die het internet de afgelopen twintig jaar heeft meegemaakt, en dat zeggen we als een van de grootste gebruikers ervan.

Dat succes brengt echter een zeker een systeemrisico met zich mee: als de dominante gratis certificeringsinstantie een slechte week zou hebben, zou een groot deel van het internet geen vergelijkbaar gratis, geautomatiseerd alternatief hebben dat klaarstaat om de belasting over te nemen. Op het niveau van de certificaatpakketten hebben we jarenlang gewerkt aan het opbouwen van precies dit soort redundantie voor onze eigen klanten. Elk Cloudflare Universal SSL-certificaat wordt al geleverd met een back-upcertificaat, beveiligd met een aparte sleutel en uitgegeven door een andere certificeringsinstantie, klaar om automatisch te worden ingezet als het primaire certificaat ooit wordt ingetrokken of gecompromitteerd. Een openbare CA is hetzelfde idee, maar dan op de schaal van het hele internet.

Om overstap zo eenvoudig mogelijk te maken, zullen we in de eerste plaats gebruikmaken van Automated Certificate Management Environment (ACME), een algemeen aanvaard open standaardprotocol. Het automatisch uitgeven en verlengen via ACME wordt de manier waarop je een certificaat van ons ontvangt. Dit betekent dat iedereen die momenteel gebruikmaakt van een bestaande gratis CA, naar ons kan overstappen door simpelweg de URL van een map aan te passen, zonder nieuwe tools nodig zijn of de architectuur hoeft te worden aangepast.

De groeiverwachtingen voor certificaten zijn enorm

Cloudflare verwerkt meer dan 20 procent van het wereldwijde internetverkeer en zorgt voor de afhandeling van TLS-verbindingen voor miljoenen domeinen, waarbij het jaarlijks gebruikmaakt van miljoenen certificaten.  We verkrijgen deze certificaten via meerdere certificeringsinstanties (CA’s), met primaire en back-uptrajecten, zodat de dienstverlening aan klanten ook bij storingen bij de CA’s of bij intrekkingen van certificaten ononderbroken blijft.

Dat heeft ons geleerd niet alleen hoe het WebPKI-ecosysteem werkt, maar ook dat het af en toe faalt – vanuit het perspectief van de gebruiker, op de harde manier. We hebben te maken gehad met verwerkingslimieten, randgevallen, vertraging bij intrekking, ketenopbouw en vertraging bij de distributie van rootcertificaten. We hebben de omwentelingen bij certificeringsautoriteiten (CA’s) van de afgelopen jaren meegemaakt en de gevolgen daarvan bij onze klanten gevoeld. We weten hoe betrouwbare certificatie er van buitenaf uit moet zien, omdat de uptime van onze klanten afhangt van onze veerkracht en reactievermogen wanneer een uitgever een slechte dag heeft.

En naarmate de maximale geldigheidsduur van certificaten de komende jaren afneemt, de activiteit van certificaatuitgevers toeneemt en PQ-certificaten steeds gangbaarder worden, verwachten we dat het totale aantal certificaten waarop we jaarlijks vertrouwen snel zal blijven groeien — en daarin staan we niet alleen. We willen dit probleem niet alleen voor onszelf oplossen, maar ook een bijdrage leveren aan het beschikbaar stellen van deze dienst aan het internet, en ervoor zorgen dat de certificaatketen voor onze klanten nog meer aanbieders omvat.

Ontwerpen voor veerkracht: transparantie en ‘fail small’

Nu we deze nieuwe verantwoordelijkheid op ons nemen om onze eigen CA te worden, zetten we ons in om de meest betrouwbare en veerkrachtige CA te creëren die mogelijk is. We zijn van plan een certificeringsinstantie op te zetten waarvan de betrouwbaarheid niet alleen afhangt van het vermijden van fouten, maar die – net als de overige producten van Cloudflare – gericht is op ‘fail small’, waardoor de impact van een enkel probleem wordt beperkt. 

Dat betekent dat er processen moeten worden ingesteld om het herstel te ontwerpen en te testen voordat er zich een incident voordoet. Zo zullen we bijvoorbeeld automatisering van de verlenging als voorwaarde stellen voor de uitgifte. We zullen alleen certificaten uitgeven aan klanten die ACME Renewal Information (ARI) ondersteunen, zoals gestandaardiseerd in RFC 9773. Abonnees moeten een automatiseringssysteem onderhouden dat ons verlengings-eindpunt opvraagt, actie onderneemt op basis van de door ons gepubliceerde verlengingsperiodes en het certificaat identificeert dat het vervangt.

We leren ook van wat we de afgelopen 16 jaar hebben waargenomen. We hebben gezien dat certificaatautoriteiten in een spagaat terechtkwamen tussen het tijdig intrekken van certificaten en het online houden van de websites van abonnees, omdat te veel abonnees hun certificaten niet snel genoeg konden vervangen. Wanneer certificaten moeten worden ingetrokken – of dat nu vanwege een nalevingskwestie is of vanwege een beveiligingsincident – kunnen we verlengingsperiodes voor de betrokken certificaten vervroegen, de vervangingen over de beschikbare tijd spreiden en de uitgifte van vervangende certificaten bijhouden.

Dit is slechts één van de vele manieren waarop we van plan zijn te werken. We zullen transparant zijn over onze uitgifteprocessen en bedrijfsvoering, reproduceerbare builds publiceren van de software waarmee certificaten worden ondertekend, de hardwarebeveiligingsmodules waarin onze sleutels zijn opgeslagen certificeren, en een openbaar dashboard bijhouden voor de status van uitgifte en incidenten. Audits zijn momentopnamen laten alleen zien of een CA geslaagd is, niet hoe deze op een gewone dinsdag functioneert. We willen dat root-programma’s, onderzoekers en gewone website-eigenaren kunnen zien hoe een moderne CA daadwerkelijk werkt tussen de audits door.

Een certificeringsinstantie voor het post-kwantuminternet

We willen ook het voortouw nemen als het gaat om de toekomst van certificaten, en niet alleen om de huidige stand van zaken. We zijn van plan om als een van de eerste certificeringsinstanties (CA’s) Merkle Tree-certificaten (MTC’s) in productie te brengen, waarbij de eerste certificaten in het eerste kwartaal van 2027 zullen worden uitgegeven.

MTC’s zijn een nieuwe en veel compactere manier om door het publiek vertrouwde certificaten uit te geven, ontworpen voor een post-kwantumwereld waarin traditionele certificaatketens zo omvangrijk worden dat ze TLS-handshakes onder druk zetten. We hebben ons bij de IETF sterk gemaakt voor het op standaarden gebaseerde voorstel voor MTC’s, en eerder dit jaar heeft Chrome MTC’s aangewezen als de voorkeursmethode voor post-kwantumauthenticatie. Door ze in productie uit te geven, kunnen we zowel Cloudflare-klanten als het bredere internet beschermen tegen de post-kwantumdreiging, met een aanzienlijk volume achter een transitie die het hele internet moet doorlopen. We hebben veel meer informatie gedeeld over MTC’s en hoe deze nieuwe Web Public Key Infrastructure (PKI) eruit zal zien in een blogpost over dit onderwerp.

We verwachten niet dat die overgang plotseling zal plaatsvinden. Een groot deel van het internet zal nog vele jaren blijven vertrouwen op klassieke certificaten en de bestaande WebPKI. Maar in die periode verwachten we dat MTC’s een gestaag groeiend aandeel in de uitgifte zullen innemen, en daarom bouwen we één dienst die beide functies vervult. Door klassieke certificaten en Merkle Tree Certificates onder één CA te brengen, met één levenscyclus en één set garanties, kunnen klanten de overstap maken in het tempo dat bij hen past en het internet helpen de overgang te maken zonder een abrupte omschakeling. Klanten zouden niet hoeven te kiezen voor één kant in een migratie die meerdere decennia in beslag neemt, twee systemen hoeven te beheren of alles opnieuw hoeven op te bouwen wanneer het evenwicht verschuift.

Zoals altijd is Cloudflare Customer Zero

Naast het aanbieden van certificaatpakketten via Universal SSL aan onze klanten, maakt Cloudflare gebruik van certificaten van talrijke verschillende certificeringsinstanties (CA’s) voor het beheer van onze systemen en interne activiteiten. Net als bij onze andere producten zullen we de Customer Zero zijn voor de nieuwe CA en haar certificaten (zowel WebPKI als MTC), om ervoor te zorgen dat alle aspecten van de nieuwe systemen en processen voldoen aan onze hoge interne normen, en dat de infrastructuur van onze CA op Cloudflare-schaal wordt getest.

Wat er hierna gebeurt

We doorlopen momenteel het aanvraag- en goedkeuringsproces bij elk van de belangrijkste web rootkey-programma’s. Deze processen vinden in alle openheid plaats en we zullen gaandeweg meer updates delen, tot aan de eerste Merkle Tree Certificates begin 2027. Als je dit proces wilt volgen of in de toekomst als een van de eersten een Cloudflare CA-certificaat wilt gebruiken, kun je je aanmelden voor updates. En als je wilt meewerken aan de ontwikkeling van deze nieuwe functionaliteit  binnen Cloudflare, we zijn op zoek naar nieuwe medewerkers!

Terwijl we deze nieuwe functionaliteit verder uitbouwen, zullen we nauw blijven samenwerken met het netwerk van openbare certificeringsinstanties waarmee we al vele jaren samenwerken — 16 om precies te zijn! —, zodat we er gezamenlijk voor kunnen zorgen dat het internet betrouwbaar en open blijft.

Toen we Universal SSL lanceerden, was het argument eenvoudig: elke byte die versleuteld over het internet stroomt, maakt het moeilijker om deze te onderscheppen, te beperken of te censureren, en het open internet is iets wat we allemaal samen opbouwen. Een openbare, redundante en transparante certificeringsinstantie is datzelfde argument, maar dan een stapje verder, namelijk het vertrouwen dat het versleutelde web überhaupt mogelijk maakt. We werken hier al geruime tijd aan en we zijn blij dat we eindelijk op weg zijn.

Happy Birthday Week!