Cloudflare prévoit de devenir une autorité de certification publique, c'est-à-dire une organisation qui délivre les certificats numériques utilisés par les sites web pour chiffrer leur trafic et prouver leur identité. La société a indiqué que son autorité de certification délivrera des certificats classiques ainsi qu'un type de certificat post-quantique appelé « Merkle Tree Certificates », dont la délivrance en production est prévue pour le premier trimestre 2027. Cloudflare affirme qu'une grande partie de l'émission de certificats sur le Web repose sur un petit nombre d’autorités de certification dominantes, de sorte qu'une seule défaillance aurait des répercussions à grande échelle. « Il y a douze ans, Cloudflare a rendu le chiffrement gratuit et automatique pour des millions de sites web. Aujourd'hui, nous franchissons une nouvelle étape », a déclaré Matthew Prince, PDG et cofondateur de Cloudflare.En mars 2025, les chercheurs du monde entier s'empressaient de mettre au point de nouveaux dispositifs appelés ordinateurs quantiques, qui pouvaient réaliser de nombreuses choses que les ordinateurs classiques ne pouvaient pas faire, y compris briser les défenses qui protègent les informations électroniques confidentielles. Le NIST dirigeait un effort mondial visant à créer des défenses électroniques contre de telles attaques dans le cadre de son projet de chiffrement post-quantique (PQC). Voici quelques réponses à des questions courantes sur cette technologie en développement et sur les efforts du NIST.
Cloudflare, Inc. est une entreprise technologique américaine dont le siège social est situé à San Francisco, en Californie, qui propose une gamme de services Internet, notamment des services de réseau de diffusion de contenu (CDN), de cybersécurité dans le cloud, de protection contre les attaques DDoS et d'enregistrement de noms de domaine accrédités par l'ICANN. Les services de l'entreprise font principalement office de proxy inverse entre les visiteurs d'un site web et l'hébergeur du client, améliorant ainsi les performances et assurant une protection contre le trafic malveillant.
Cloudflare prévoit de devenir une autorité de certification (CA) publique, c'est-à-dire une organisation qui délivre les certificats numériques utilisés par les sites web pour chiffrer leur trafic et prouver leur identité. La société a indiqué que son autorité de certification délivrera des certificats classiques ainsi qu'un type de certificat post-quantique appelé « Merkle Tree Certificates » (MTC), dont la délivrance en production est prévue pour le premier trimestre 2027.
Cloudflare affirme qu’une grande partie de l’émission de certificats sur le Web repose sur un petit nombre de CA dominantes, de sorte qu’une seule défaillance ou compromission aurait des répercussions à grande échelle. L’entreprise s’attend également à ce que des ordinateurs quantiques soient capables de contourner les systèmes de chiffrement actuels d’ici quelques années. Un nouvel émetteur à grande échelle constitue sa réponse au premier problème, tandis que les MTC (certificats de racine) constituent sa réponse au second.
Un certificat racine indique aux navigateurs et aux appareils s’ils doivent faire confiance à une autorité de certification. Cloudflare a conclu un accord avec GlobalSign pour acquérir des clés racines faisant l’objet d’une confiance publique, afin que ses certificats soient reconnus sur les anciens téléphones et autres appareils qui ne reçoivent plus de mises à jour logicielles. L’entreprise prévoit que cette transaction soit finalisée d’ici deux mois, sous réserve des conditions de clôture habituelles. Elle a également déposé des candidatures auprès des programmes de certificats racine de Chrome, Apple, Microsoft et Mozilla, et la délivrance classique ne commencera qu’une fois ce processus d’acceptation terminé. Les quatre candidatures sont en cours d’examen.
« Il y a douze ans, Cloudflare a rendu le chiffrement gratuit et automatique pour des millions de sites web. Aujourd’hui, nous franchissons une nouvelle étape en mettant en place une autorité de certification ouverte, transparente et fiable pour l’ensemble d’Internet », a déclaré Matthew Prince, PDG et cofondateur de Cloudflare. « Renforcer la sécurité du Web avant que les ordinateurs quantiques ne puissent la compromettre constitue l’un des plus grands défis de coordination de l’histoire d’Internet. En trouvant un équilibre entre la prise en charge des appareils plus anciens et les toutes nouvelles technologies post-quantiques, nous offrons un filet de sécurité permanent, afin qu’Internet reste rapide, fiable et sécurisé pour tous les appareils, quoi qu’il arrive à l’avenir. »
Les MTC, dont Cloudflare a co-rédigé le projet de spécification au sein de l’IETF, permettent à un navigateur de vérifier qu’un certificat figure bien dans un registre de confiance à l’aide de preuves légères. Les signatures post-quantiques sont lourdes, et les MTC évitent de les envoyer à chaque connexion. Cloudflare a d’abord mené une expérience avec Chrome et s’appuie désormais sur celle-ci.
Cloudflare promet également un tableau de bord public en temps réel sur l’état de santé des sites et des versions de code reproductibles. L’entreprise prévoit d’utiliser la signalisation de renouvellement automatisée (RFC 9773) pour remplacer les certificats en arrière-plan sur des millions de sites lors de révocations de routine ou de mises à jour de sécurité. Si vous gérez un site, notez que vous pourrez gérer les certificats classiques et les certificats MTC au sein d’un même système, sans basculement forcé.
Voici la publication de Cloudflare sur son autorité de certification post-quantique :
Mise en place d'une autorité de certification post-quantique avec des certificats basés sur des arbres de Merkle
Lorsque vous saisissez une adresse dans un navigateur, comment savez-vous que vous vous connectez au bon site web ? L’infrastructure à clé publique du Web (Web PKI) est un écosystème complexe et distribué, composé de politiques, de protocoles et d’opérateurs d’infrastructure, qui vous permet d’avoir l’assurance de ne pas être redirigé vers un site web erroné ou malveillant. Au cours des dernières décennies, cet écosystème a connu des changements significatifs. L’un d’entre eux est l’ajout de la transparence : l’obligation désormais imposée que tous les certificats soient consignés dans des registres publics de transparence des certificats. Aujourd’hui, il est confronté à un autre défi : l’arrivée imminente d’un ordinateur quantique, qui nous a incités à passer à la cryptographie post-quantique (PQ) d’ici 2029.
Cette transition n’est pas simple : se contenter d’intégrer la cryptographie post-quantique dans les certificats à l’échelle d’Internet entraînerait une dégradation inacceptable des performances. Le moment est venu d’adopter une nouvelle approche de l’infrastructure PKI du Web, une approche qui nous permette de considérer la transparence comme une propriété intrinsèque plutôt que comme un simple ajout, et de concevoir un nouveau système capable de gérer efficacement les signatures post-quantiques à grande échelle. Après avoir recueilli un large soutien au sein du secteur, les certificats Merkle Tree (MTC) se sont imposés comme la voie à suivre. Cette année, après un déploiement expérimental réussi avec Chrome, Cloudflare met les bouchées doubles sur les MTC.
Suite à l’annonce faite récemment selon laquelle Cloudflare devient une CA, nous sommes ravis de vous informer que cette CA prendra en charge l’émission de certificats MTC, l’objectif étant de les intégrer début 2027 dans le « Root Store » résistant à la cryptographie quantique récemment lancé par Chrome.
Dans le cadre de notre mission visant à contribuer à la construction d’un Internet meilleur, et conformément à la tradition de Cloudflare consistant à offrir gratuitement la cryptographie la plus robuste disponible, nous proposerons gratuitement l’émission de certificats MTC standard. Le fait de disposer d’une AC prenant en charge à la fois l’émission de certificats classiques et de MTC nous permet d’opter par défaut pour la méthode d’authentification la plus sécurisée qui soit, offrant ainsi une voie de migration vers la cryptographie post-Quantum (PQ) simple et performante à une grande partie de l’Internet.
L’écosystème de confiance actuel
Pour comprendre en quoi les MTC changent la donne, commençons par un aperçu du fonctionnement actuel de la confiance sur le Web. Du côté client, les navigateurs — en l’occurrence, les « clients TLS » — gèrent des programmes racine qui définissent un ensemble de règles que les autorités de certification doivent respecter pour être considérées comme fiables. Du côté serveur, les autorités de certification sont les gardiens de confiance : elles exploitent une infrastructure d’émission de certificats au sein de laquelle elles valident la propriété d’un domaine et attestent du lien entre un nom de domaine et une clé publique prouvant la propriété de ce domaine.
Mais comment vérifier que les autorités de certification respectent les règles ? C’est là qu’intervient la transparence des certificats (CT), qui rend la délivrance des certificats vérifiable par le public. Lorsqu’une autorité de certification délivre un certificat, elle doit également le soumettre à au moins deux registres publics. Cloudflare gère la famille de registres CT « Nimbus » depuis 2016 et s’apprête à lancer « Raio », une nouvelle famille de registres CT statiques.
Si l’écosystème CT rend les certificats accessibles au public, cela ne signifie pas pour autant qu’ils sont correctement émis ou qu’ils peuvent être utilisés en toute sécurité. La surveillance permet d’y remédier en comparant ces enregistrements de journaux aux attentes des propriétaires de domaines et en signalant toute activité suspecte. Cloudflare a lancé la surveillance de la transparence des certificats (Certificate Transparency Monitoring) en 2019 et l’a récemment mise à la disposition de tous. Nous publions également des mesures à grande échelle concernant les certificats sur la page « Certificate Transparency » de Radar (anciennement Merkle Town).
À mesure que les organisations commenceront à mettre à niveau leurs serveurs pour utiliser l’authentification post-quantique, la surveillance de la transparence des certificats jouera un rôle encore plus important dans la détection d’éventuelles régressions vers des certificats pré-quantiques. Les propriétaires de domaines ayant mis à niveau leurs domaines vers l’authentification post-quantique doivent surveiller les journaux CT afin de détecter tout certificat hérité émis de manière inattendue, et ainsi empêcher leurs clients de retomber dans une voie de régression malveillante.
Une partie du problème avec le système actuel réside dans le fait que la transparence a été ajoutée a posteriori, ce qui a entraîné des problèmes d’évolutivité. Les certificats sont souvent enregistrés plusieurs fois, sous différentes formes, dans plusieurs journaux, ce qui oblige les observateurs à télécharger et à traiter chaque journal pour ne manquer aucune émission. Cela peut s’avérer coûteux, ce qui rend difficile la mise en place d’un ensemble diversifié d’opérateurs de journaux à l’échelle d’Internet. Selon nos estimations, les signatures post-quantiques multiplieront par 40 le volume de données que les journaux CT doivent stocker. Ce défi d’évolutivité, et le décalage des incitations qui en découle, est au cœur du problème d’évolutivité post-quantique.
Le problème de mise à l’échelle post-quantique
Nous avons longuement écrit sur les défis liés à la mise à l’échelle de la cryptographie post-quantique, mais en résumé : pour prendre en charge l’authentification des serveurs à l’échelle d’Internet, la WebPKI doit authentifier environ un milliard de serveurs TLS sans précharger la clé publique de chaque serveur sur chaque client. Traditionnellement, les CA ont résolu ce problème en utilisant des chaînes de certificats comme mécanisme de distribution de confiance.
Mais au fil du temps, des ajouts tels que les vérifications de révocation de clés et la transparence des certificats ont multiplié le nombre de clés publiques et de signatures — cinq signatures et deux clés dans une poignée de main TLS typique. Les signatures post-quantiques sont environ 40 fois plus volumineuses que les signatures classiques, ce qui engendre des surcoûts plus importants qui seraient onéreux à gérer à grande échelle pour les clients, les CA, les journaux et les outils de surveillance.
En transmettant périodiquement ces signatures et les métadonnées d’arborescence aux clients TLS hors bande, un petit ensemble de signatures MTC par lots peut couvrir efficacement des milliards de certificats émis par une autorité de certification donnée. Bien que les « landmarks » soient plus efficaces à grande échelle, ils n’éliminent pas le besoin de MTC autonomes : les clients peuvent être nouvellement installés, hors ligne ou ne pas disposer de la mise à jour pertinente du « landmark ». C’est pourquoi il est important que les serveurs conservent un certificat de secours autonome.
Les MTC en conditions réelles : résultats de notre expérience avec Chrome
Cette année, nous avons mené une expérience avec Chrome afin de tester la faisabilité des MTC entre un client et un serveur. Nous avons exploité une « autorité de certification de démarrage » (une fausse autorité de certification simulant le processus d’émission) qui a émis des MTC adossés à une chaîne de certificats traditionnelle pour une sélection de domaines Cloudflare sous le forfait « gratuit » de Cloudflare, et les avons distribués à 50 % des utilisateurs de Chrome Beta 146. Au cours de l’expérience, nous avons réussi à distribuer des milliards de MTC.
C'est là qu'interviennent les certificats Merkle Tree (MTC), un projet de spécification du groupe de travail PLANTS de l'IETF qui décrit une architecture pour des certificats post-quantiques compacts et efficaces. Les MTC regroupent les certificats dans un arbre de Merkle à ajout seul, ce qui permet à une autorité de certification (CA) de signer la racine de cet arbre plutôt que de nombreux certificats individuels.
Cela permet aux navigateurs ou à d’autres clients de vérifier un certificat à l’aide d’une preuve d’inclusion compacte — une séquence de hachages cryptographiques — par rapport à la racine signée de l’arbre, plutôt que de valider chaque certificat individuellement. L’idée clé derrière les MTC est la suivante : « n’enregistrez pas ce que vous émettez, émettez en enregistrant ». En associant émission et enregistrement, la transparence devient une exigence opérationnelle, plutôt qu’une fonctionnalité optionnelle.
Le rôle d’une autorité de certification dans une infrastructure PKI repensée
Nous développons notre capacité à émettre des MTC dans le cadre de la création de notre autorité de certification Cloudflare. Cela implique de suivre les nouvelles exigences du programme PQ Root et de développer une pile logicielle d’émission et de mise en miroir, tout en mettant en place les infrastructures, les opérations et les fonctions de conformité d’une autorité de certification traditionnelle — ce qui n’est pas une mince affaire ! L’avantage est que nous pouvons hiérarchiser dès le premier jour les exigences et l’architecture de cette nouvelle infrastructure PKI post-quantique, en concevant notre infrastructure d’une manière qui corresponde aux valeurs et au réseau mondial de Cloudflare — dans le but d’être aussi transparents que possible alors que nous nous engageons dans cette nouvelle aventure.
Examinons l’architecture mise à jour pour les MTC :
Si l'on compare cela à l'écosystème traditionnel des CA, on constate que les responsabilités d'une CA restent globalement les mêmes : valider la propriété d'un domaine, l'associer à une clé publique et émettre des certificats. La principale différence réside dans le fait que, dans l’écosystème MTC, au lieu de signer directement les certificats puis de les consigner, l’autorité de certification tient désormais un journal de transparence s’appuyant sur un arbre de Merkle, où une preuve d’inclusion attestant que le certificat figure bien dans l’arbre sert de point d’ancrage de confiance. Les autorités de certification géreront également des « cosignataires miroirs » qui stockent une copie des journaux d’émission, vérifient leur cohérence (en mode « ajout uniquement ») et garantissent la transparence et la disponibilité de ces journaux pour l’ensemble de l’écosystème.
Émission des MTC
Les MTC se présentent sous deux formes, qui peuvent toutes deux être encodées au format de certificat X.509 reconnu aujourd’hui par les logiciels clients — mais avec un algorithme de signature « original ». Sous sa forme autonome, la valeur de signature du certificat contient une tête d’arbre cosignée d’un journal d’émission et une preuve d’inclusion (une séquence de hachages) démontrant que le certificat figure dans ce journal. Si les clients sont en mesure d’obtenir les têtes d’arborescence cosignées hors bande (par exemple, via un mécanisme de mise à jour du navigateur), le certificat peut alors être fourni sous une forme relative à un repère, où la valeur de signature se compose d’une preuve d’inclusion allégée, sans aucune signature post-quantique lourde.
Pour simplifier, prenons l’exemple de l’émission d’un certificat autonome. Lorsqu’un site web souhaite obtenir un certificat pour son domaine, il peut en faire la demande auprès d’une CA via le protocole ACME (Automatic Certificate Management Environment), qui gère les demandes de certificats, la validation du contrôle du domaine et les processus d’émission. L’infrastructure ACME de Cloudflare sera un fork de Boulder, le logiciel ACME largement déployé et éprouvé qui alimente Let’s Encrypt.
Let’s Encrypt développe activement la prise en charge du MTC dans Boulder, et nous prévoyons de maintenir notre propre fork qui intègre ces modifications en amont ainsi que des adaptations spécifiques à Cloudflare, en contribuant en retour au projet en amont lorsque cela est possible. Lorsque l’autorité de...
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