Wir bauen eine Zertifizierungsstelle für das gesamte Internet

Vor zwölf Jahren haben wir während der Birthday Week 2014 Universal SSL aktiviert und die Zahl der verschlüsselten Websites im Netz praktisch über Nacht nahezu verdoppelt. Dafür haben wir jeder Website hinter Cloudflare kostenlose TLS-Verschlüsselung zur Verfügung gestellt -, auch denjenigen, deren Betreiber uns nie einen Cent bezahlt hatten. Verschlüsselung war damit kein teures, zeitaufwendiges Unterfangen mehr, sondern wurde stattdessen zum Standard.

Zur diesjährigen Birthday Week gehen wir den nächsten Schritt auf diesem Weg. Seit mehr als einem Jahrzehnt gehören wir zu den größten Nutzern öffentlich vertrauenswürdiger Zertifikate im Internet und haben aber selbst noch kein einziges ausgestellt. Das ändert sich jetzt. Cloudflare kündigt an, eine öffentlich vertrauenswürdige Zertifizierungsstelle (CA) zu werden.

Heute geben wir die ersten konkreten Meilensteine auf diesem Weg bekannt: Wir haben die Aufnahme in die Root-Programme von Chrome, Apple, Microsoft und Mozilla beantragt und eine verbindliche Vereinbarung zum Erwerb eines etablierten, weithin als vertrauenswürdig anerkannten Root-Zertifikats von GlobalSign unterzeichnet. So können wir vom ersten Tag unserer Zertifikatsausstellung an Zertifikate anbieten, die mit möglichst vielen Geräten kompatibel sind. Außerdem planen wir, zu den ersten CAs zu gehören, die Post-Quanten-Zertifikate anbieten, und streben die Aufnahme in das kürzlich angekündigte Quantum-resistant Root Program von Chrome an.

Noch stellen wir keine Zertifikate aus, und bis dahin wird es noch etwas dauern. Wir sagen jedoch schon jetzt öffentlich zu, dieses Vorhaben umzusetzen. Wir werden über erreichte Meilensteine berichten und genau erläutern, was wir aufbauen. Dabei arbeiten wir eng mit den Root-Programmen und anderen Mitgliedern der WebPKI-Community zusammen.

Zwei Wege zum Vertrauen

Es dauert Jahre, bis ein neues Root-Zertifikat auf breiter Basis genutzt werden kann. Selbst nach der Aufnahme in ein Root-Programm muss es erst in die Vertrauensspeicher von Betriebssystemen, Browsern und Geräten weltweit gelangen. Die große Zahl von Geräten, die keine Updates mehr erhalten oder nie welche erhalten haben, erreicht es überhaupt nicht. Auf diese große Gruppe älterer Clients entfällt ein erheblicher Teil des weltweiten Internetverkehrs – und entsprechend viele vermeidbare Verbindungsprobleme treten dort auf. Wir sind der Meinung, dass alle Clients das höchstmögliche Maß an Sicherheit verdienen, unabhängig vom Hersteller, Betriebssystem oder davon, wann sie zuletzt aktualisiert wurden.

Der Erwerb eines bestehenden Root-Zertifikats, das bereits in den Vertrauensspeichern vieler unterschiedlicher Clients enthalten ist, löst dieses Problem vom ersten Tag an. Das bestehende Root-Zertifikat von GlobalSign wird seit 2012 von Browsern, Betriebssystemen und Geräten als vertrauenswürdig anerkannt. Es erreicht auch ältere Clients, die ein neues Root-Zertifikat niemals erreichen würde. Das neue Root-Zertifikat, das wir zur Aufnahme in die Root-Programme einreichen werden, ist dagegen auf die künftigen Anforderungen des Ökosystems ausgelegt. Dazu gehören auch Vorgaben von Programmen, die inzwischen das zulässige Alter vertrauenswürdiger Root-Zertifikate begrenzen. Das etablierte Root-Zertifikat sorgt für Kompatibilität mit älteren Geräten. Die neuen Root-Zertifikate ermöglichen es uns, auch die künftigen Vorgaben der Root-Programme zu erfüllen. Wir brauchen beides, damit die von unserer CA ausgestellten Zertifikate auf möglichst vielen Geräten unserer Kunden genutzt werden können.

Eine neue Quelle für kostenlose Zertifikate

Der Großteil des verschlüsselten Webs basiert heute auf kostenlosen, automatisch ausgestellten Zertifikaten. Einen erheblichen Teil davon stellt ein bemerkenswerter Anbieter bereit: Let’s Encrypt. Die Zertifizierungsstelle stellt täglich rund zehn Millionen Zertifikate aus, versorgt mehr als 500 Millionen Websites und hat 2025 die Marke von vier Milliarden aktiven Zertifikaten überschritten. Let’s Encrypt gehört zu den besten Entwicklungen für das Internet in den letzten zwanzig Jahren – und das sagen wir als einer seiner größten Nutzer.

Dieser Erfolg birgt ein systemisches Risiko: Sollte die führende kostenlose Zertifizierungsstelle eine Woche lang Probleme haben, stünde für einen großen Teil des Webs keine vergleichbare kostenlose, automatisierte Alternative bereit, die diese Last auffangen könnte. Für die Zertifikatspakete unserer Kunden bauen wir bereits seit Jahren genau diese Art von Redundanz auf. Jedes Cloudflare Universal SSL-Zertifikat wird schon heute mit einem Backup-Zertifikat bereitgestellt, das einen eigenen Schlüssel verwendet und von einer anderen Zertifizierungsstelle ausgestellt wurde. Wird das primäre Zertifikat widerrufen oder kompromittiert, kann das Backup automatisch eingesetzt werden. Eine öffentliche Zertifizierungsstelle setzt dieselbe Idee für das gesamte Internet um.

Um den Umstieg zu erleichtern, setzen wir von Anfang an auf ACME. Das Automated Certificate Management Environment ist ein weit verbreitetes, offenes Standardprotokoll. Unsere Zertifikate werden über ACME automatisch ausgestellt und verlängert. Wer seinen ACME-Client bereits für eine kostenlose CA eingerichtet hat, kann durch Ändern der Verzeichnis-URL zu uns wechseln – ohne neue Tools und ohne die bestehende Architektur anpassen zu müssen.

Wir erwarten einen starken Anstieg der Zertifikatszahlen

Mehr als 20 Prozent der weltweiten Internetanfragen laufen über Cloudflare. Wir terminieren TLS-Verbindungen für Millionen von Domains und benötigen dafür jedes Jahr Millionen von Zertifikaten. Diese beziehen wir von mehreren CAs und nutzen dabei sowohl primäre als auch Backup-Verfahren, damit die Dienste unserer Kunden auch bei CA-Ausfällen und Zertifikatswiderrufen verfügbar bleiben.

Dadurch haben wir nicht nur gelernt, wie das WebPKI-Ökosystem funktioniert. Als Nutzer von Zertifikaten haben wir auch schmerzhaft erfahren, dass es gelegentlich versagt. Wir haben uns mit Rate Limits, Sonderfällen bei der Validierung, Verzögerungen beim Zertifikatswiderruf, dem Aufbau von Zertifikatsketten und der verzögerten Verteilung von Root-Zertifikaten auseinandergesetzt. Wir haben die Umbrüche in der CA-Landschaft der letzten Jahre miterlebt und erfahren, wie sie sich auf unsere Kunden auswirken. Wir wissen, was Nutzer von einer zuverlässigen Zertifikatsausstellung erwarten müssen. Denn die Verfügbarkeit der Dienste unserer Kunden hing davon ab, dass wir auch bei Problemen eines Ausstellers zuverlässig und schnell reagieren konnten.

Da sich in den kommenden Jahren die maximale Gültigkeitsdauer von Zertifikaten verkürzt, KI-Agenten zunehmend aktiv werden und Post-Quanten-Zertifikate zum Standard werden, erwarten wir einen raschen weiteren Anstieg der jährlich benötigten Zertifikate – und damit sind wir nicht allein. Wir wollen dieses Problem nicht nur für uns selbst lösen, sondern auch zur Zertifikatsversorgung des gesamten Internets beitragen und dafür sorgen, dass unseren Kunden dafür noch mehr Anbieter zur Verfügung stehen.

Auf Resilienz ausgelegt: Transparenz und „fail small“

Mit der neuen Verantwortung als eigene CA verpflichten wir uns, eine möglichst zuverlässige und resiliente Zertifizierungsstelle aufzubauen. Wie bei unseren anderen Produkten setzen wir dabei nicht nur darauf, Fehler zu vermeiden. Wir wollen auch sicherstellen, dass einzelne Probleme möglichst geringe Auswirkungen haben – nach dem Prinzip „fail small“.

Dazu gehört, Verfahren zur Wiederherstellung des Betriebs schon vor einem möglichen Vorfall zu entwickeln und zu testen. Beispielsweise werden wir Zertifikate nur ausstellen, wenn ihre Verlängerung automatisiert ist. Die verwendeten Clients müssen ACME Renewal Information (ARI) unterstützen, das in RFC 9773 standardisiert ist. Zertifikatsinhaber müssen sicherstellen, dass ihre Automatisierung unseren Verlängerungsendpunkt regelmäßig abfragt, auf die von uns veröffentlichten Verlängerungsfenster reagiert und das jeweils zu ersetzende Zertifikat identifiziert.

Wir lernen dabei auch aus unseren Beobachtungen der vergangenen 16 Jahre. Wir haben erlebt, wie Zertifizierungsstellen vor einem Dilemma standen: Sie mussten Zertifikate rechtzeitig widerrufen und zugleich verhindern, dass die Websites der Zertifikatsinhaber ausfielen. Zu viele Nutzer konnten ihre Zertifikate nicht schnell genug ersetzen. Müssen Zertifikate außer Betrieb genommen werden – etwa wegen eines Compliance-Problems oder eines Sicherheitsvorfalls –, können wir die Verlängerungsfenster der betroffenen Zertifikate vorziehen, den Austausch über den verfügbaren Zeitraum verteilen und die Ausstellung der Ersatzzertifikate nachverfolgen.

Dies ist nur ein Beispiel dafür, wie wir unsere Zertifizierungsstelle gestalten wollen. Wir werden offenlegen, welche technischen Komponenten wir für die Zertifikatsausstellung einsetzen und wie unsere Betriebsabläufe funktionieren. Dazu werden wir reproduzierbare Builds der Signierungssoftware veröffentlichen, Attestierungen für die Hardware-Sicherheitsmodule bereitstellen, in denen unsere Schlüssel gespeichert sind, und ein öffentliches Dashboard zum Betriebszustand der Zertifikatsausstellung sowie zu Vorfällen betreiben. Audits sind Momentaufnahmen. Sie zeigen, dass eine CA eine Prüfung bestanden hat, aber nicht, wie sie an einem gewöhnlichen Dienstag arbeitet. Wir möchten, dass die Verantwortlichen der Root-Programme, Forschende und Website-Betreiber beobachten können, wie eine moderne CA zwischen den Audits tatsächlich arbeitet.

Eine Zertifizierungsstelle für das Post-Quanten-Internet

Wir wollen auch bei der künftigen Entwicklung von Zertifikaten eine führende Rolle übernehmen und uns nicht auf den heutigen Stand beschränken. Wir planen, zu den ersten CAs zu gehören, die Merkle Tree Certificates (MTCs) im produktiven Betrieb ausstellen. Die ersten Zertifikate sollen im ersten Quartal 2027 ausgegeben werden.

MTCs ermöglichen es, öffentlich vertrauenswürdige Zertifikate auf neue und wesentlich kompaktere Weise bereitzustellen. Sie sind für eine Post-Quanten-Welt konzipiert, in der herkömmliche Zertifikatsketten so umfangreich werden, dass sie TLS-Handshakes belasten. Wir haben den auf Standards basierenden Vorschlag für MTCs bei der IETF maßgeblich vorangetrieben. Bereits im Laufe dieses Jahres hat Chrome MTCs als bevorzugten Ansatz für die Post-Quanten-Authentifizierung benannt. Indem wir diese Zertifikate im produktiven Betrieb ausstellen, können wir Cloudflare-Kunden und das Internet insgesamt vor Bedrohungen durch Quantencomputer schützen. Zugleich bringen wir die Umstellung, die dem gesamten Web bevorsteht, durch die Ausstellung in großem Umfang voran. In einem eigenen Blogbeitrag erläutern wir ausführlicher, wie MTCs funktionieren und wie diese neue Web Public Key Infrastructure (PKI) aussehen wird.

Wir erwarten keinen abrupten Übergang. Ein Großteil des Internets wird noch viele Jahre auf klassische Zertifikate und die bestehende WebPKI angewiesen sein. In dieser Zeit dürfte jedoch ein stetig wachsender Anteil der ausgestellten Zertifikate auf MTCs entfallen. Deshalb bauen wir einen Dienst auf, der beide Zertifikatsarten unterstützt. Indem wir klassische Zertifikate und Merkle Tree Certificates unter einer CA mit einem einheitlichen Lebenszyklus und denselben Garantien anbieten, ermöglichen wir unseren Kunden, MTCs in ihrem eigenen Tempo einzuführen. So können sie dazu beitragen, dass das Web den Übergang schrittweise vollzieht. Kunden sollten sich während einer jahrzehntelangen Migration nicht zwischen den beiden Ansätzen entscheiden, zwei parallele Systeme betreiben oder ihre Infrastruktur neu aufbauen müssen, sobald sich das Verhältnis zwischen klassischen Zertifikaten und MTCs verändert.

Wie immer wird Cloudflare „Customer Zero“ sein

Cloudflare stellt seinen Kunden über Universal SSL Zertifikatspakete bereit. Darüber hinaus beziehen wir Zertifikate von vielen verschiedenen CAs für den Betrieb unserer eigenen Systeme und für interne Abläufe. Wie bei unseren anderen Produkten werden wir auch bei der neuen CA und ihren Zertifikaten – sowohl WebPKI-Zertifikaten als auch MTCs – unser erster eigener Kunde sein. Damit stellen wir sicher, dass sämtliche neuen Systeme und Prozesse unsere hohen internen Standards erfüllen und die Infrastruktur unserer CA unter den Lastbedingungen von Cloudflare erprobt wird.

Was als Nächstes passiert

Wir durchlaufen derzeit die Antrags- und Genehmigungsverfahren der wichtigsten Root-Programme für das Web. Die Verfahren sind öffentlich, und wir werden regelmäßig über ihre Fortschritte berichten – bis zur Ausstellung der ersten Merkle Tree Certificates Anfang 2027. Wenn Sie unsere Fortschritte verfolgen oder künftig zu den ersten Nutzern eines Zertifikats unserer Cloudflare-CA gehören möchten, können Sie sich für Updates anmelden. Und wenn Sie am Aufbau unserer neuen Zertifizierungsstelle mitarbeiten möchten: Wir suchen Verstärkung!

Beim Aufbau unserer eigenen CA werden wir weiterhin eng mit unseren öffentlich vertrauenswürdigen Partner-Zertifizierungsstellen zusammenarbeiten. Auf dieses Netzwerk verlassen wir uns seit vielen Jahren – genau genommen seit 16 Jahren! Gemeinsam setzen wir uns für ein vertrauenswürdiges und offenes Internet ein.

Als wir Universal SSL einführten, war unser Argument einfach: Mit jedem Byte, das verschlüsselt durch das Internet übertragen wird, wird es schwieriger, den Datenverkehr abzufangen, zu drosseln oder zu zensieren. Und das offene Web bauen wir alle gemeinsam auf. Eine öffentlich vertrauenswürdige, redundante und transparente Zertifizierungsstelle setzt denselben Gedanken auf einer grundlegenderen Ebene um: bei dem Vertrauen, dass das verschlüsselte Web überhaupt erst möglich macht. Wir arbeiten schon lange auf dieses Ziel hin und freuen uns, dass die Umsetzung nun konkrete Formen annimmt.

Happy Birthday Week!