tessera-ctl/apps/api/src/cert-manager/cert-chain.ts

import { createPrivateKey, createPublicKey, X509Certificate } from 'node:crypto';
import { csrPublicKeyOf } from './cert-csr';
import { spkiDerOf } from './cert-keys';
import type { CertItem, ChainGap, ChainInfo, CsrItem, KeyItem } from './cert-types';

/**
 * Kettenbau des Zertifikat-Managers (quick-261009-ikt, D-18). Reine Funktionen, kein Netz.
 *
 * Aussteller eines Zertifikats C ist jedes andere Zertifikat I der Menge mit
 * `C.checkIssued(I) && C.verify(I.publicKey)`: checkIssued vergleicht Namen, Schluesselkennungen
 * und Schluesselverwendung, die echte Signaturpruefung entscheidet. Nur beides zusammen
 * schuetzt vor einer gleichnamigen CA mit anderem Schluessel. Ein Abgleich nur ueber Namen
 * waere falsch (kreuzsignierte und neu ausgestellte Zwischenzertifikate tragen denselben Namen).
 */

const MAX_DEPTH = 10;
const MAX_PATHS = 200;
const MAX_ALTERNATIVES = 10;

interface Node {
  item: CertItem;
  x: X509Certificate;
  /** Menge der Aussteller, die beide Pruefungen bestehen (Indizes in `nodes`) */
  issuers: number[];
}

function toNodes(certs: CertItem[]): Node[] {
  const nodes: Node[] = [];
  const seen = new Set<string>();
  for (const item of certs) {
    if (seen.has(item.id)) continue;
    seen.add(item.id);
    try {
      nodes.push({ item, x: new X509Certificate(item.pem), issuers: [] });
    } catch {
      // kein lesbares Zertifikat: gehoert nicht in eine Kette
    }
  }
  nodes.forEach((child, ci) => {
    nodes.forEach((candidate, ii) => {
      if (ci === ii) return;
      try {
        if (child.x.checkIssued(candidate.x) && child.x.verify(candidate.x.publicKey)) {
          child.issuers.push(ii);
        }
      } catch {
        // nicht pruefbar (z. B. unbekannter Schluesseltyp): kein Aussteller
      }
    });
  });
  return nodes;
}

interface FoundPath {
  indices: number[];
  /** endet an einem selbstsignierten Zertifikat */
  complete: boolean;
}

function findPaths(nodes: Node[], start: number): FoundPath[] {
  const found: FoundPath[] = [];
  const walk = (indices: number[]) => {
    if (found.length >= MAX_PATHS) return;
    const last = nodes[indices[indices.length - 1]];
    if (last.item.selfSigned) {
      found.push({ indices: [...indices], complete: true });
      return;
    }
    const next = last.issuers.filter((i) => !indices.includes(i));
    if (next.length === 0 || indices.length >= MAX_DEPTH) {
      found.push({ indices: [...indices], complete: false });
      return;
    }
    for (const i of next) walk([...indices, i]);
  };
  walk([start]);
  return found;
}

function notCurrentlyValid(item: CertItem, now: number): boolean {
  return Date.parse(item.notBefore) > now || Date.parse(item.notAfter) < now;
}

function rank(nodes: Node[], paths: FoundPath[], now: number): FoundPath[] {
  const score = (p: FoundPath) => ({
    complete: p.complete ? 0 : 1,
    invalid: p.indices.filter((i) => notCurrentlyValid(nodes[i].item, now)).length,
    length: p.indices.length,
    firstIssuerEnd: p.indices.length > 1 ? Date.parse(nodes[p.indices[1]].item.notAfter) : 0,
    key: p.indices.map((i) => nodes[i].item.sha256).join('|'),
  });
  const scored = paths.map((p) => ({ p, s: score(p) }));
  scored.sort(
    (a, b) =>
      a.s.complete - b.s.complete ||
      a.s.invalid - b.s.invalid ||
      a.s.length - b.s.length ||
      b.s.firstIssuerEnd - a.s.firstIssuerEnd ||
      (a.s.key < b.s.key ? -1 : a.s.key > b.s.key ? 1 : 0),
  );
  return scored.map((e) => e.p);
}

function defaultHeads(nodes: Node[]): number[] {
  const endEntities = nodes.flatMap((n, i) => (n.item.role === 'end-entity' ? [i] : []));
  if (endEntities.length > 0) return endEntities;
  const issuing = new Set<number>();
  for (const n of nodes) for (const i of n.issuers) issuing.add(i);
  return nodes.flatMap((_, i) => (issuing.has(i) ? [] : [i]));
}

function chainOf(nodes: Node[], head: number, now: number): ChainInfo {
  const ranked = rank(nodes, findPaths(nodes, head), now);
  const primary = ranked[0];
  const last = nodes[primary.indices[primary.indices.length - 1]].item;
  let gap: ChainGap | null = null;
  if (!primary.complete) {
    gap = {
      certId: last.id,
      kind: primary.indices.length === 1 && last.role === 'end-entity' ? 'afterLeaf' : 'afterCa',
      missingIssuerCn: last.issuerCn,
      aiaUrls: [...last.aiaIssuerUrls],
    };
  }
  return {
    headId: nodes[head].item.id,
    path: primary.indices.map((i) => nodes[i].item.id),
    rootId: primary.complete && last.role === 'root' ? last.id : null,
    complete: primary.complete,
    gap,
    alternatives: Math.min(ranked.length - 1, MAX_ALTERNATIVES),
  };
}

/**
 * Baut je Kopf eine Kette (Kopf zuerst, dann jeder Aussteller). Standardkoepfe: jedes Serverzertifikat,
 * sonst jedes Zertifikat, das kein anderes ausgestellt hat. `headIds` waehlt eigene Koepfe.
 * Das Ergebnis haengt nicht von der Reihenfolge der Eingabe ab.
 */
export function buildChains(certs: CertItem[], headIds?: string[]): { chains: ChainInfo[] } {
  const nodes = toNodes(certs);
  const heads = headIds
    ? headIds.flatMap((id) => {
        const index = nodes.findIndex((n) => n.item.id === id);
        return index < 0 ? [] : [index];
      })
    : defaultHeads(nodes);
  const now = Date.now();
  return { chains: heads.map((h) => chainOf(nodes, h, now)) };
}

/**
 * Ordnet Schluessel und Zertifikatsanfragen ihren Zertifikaten zu (D-18) und traegt die Zuordnung
 * in die Eintraege ein (`keyId`, `certIds`, `csrIds`); vorherige Zuordnungen werden ersetzt.
 *
 * - Schluessel und Zertifikat: `cert.checkPrivateKey(key)`.
 * - Anfrage und Zertifikat oder Schluessel: der oeffentliche Schluessel (SPKI-DER) ist derselbe.
 * Nie ueber Namen oder Modulus-Zeichenketten: das geht bei EC nicht und waere bei RSA unsauber.
 */
export function matchKeys(certs: CertItem[], keys: KeyItem[], csrs: CsrItem[]): void {
  const certObjects = certs.map((item) => {
    item.keyId = null;
    item.csrIds = [];
    try {
      const x = new X509Certificate(item.pem);
      return { item, x, spki: spkiDerOf(x.publicKey) };
    } catch {
      return { item, x: null, spki: null };
    }
  });
  const keyObjects = keys.map((item) => {
    item.certIds = [];
    try {
      const key = createPrivateKey(item.pem);
      return { item, key, spki: spkiDerOf(createPublicKey(key)) };
    } catch {
      return { item, key: null, spki: null };
    }
  });

  for (const c of certObjects) {
    if (!c.x) continue;
    for (const k of keyObjects) {
      if (!k.key) continue;
      let matches = false;
      try {
        matches = c.x.checkPrivateKey(k.key);
      } catch {
        // nicht pruefbar (unbekannter Schluesseltyp): kein Treffer
      }
      if (matches) {
        c.item.keyId ??= k.item.id;
        k.item.certIds.push(c.item.id);
      }
    }
  }

  for (const csr of csrs) {
    csr.keyId = null;
    csr.certIds = [];
    let spki: Buffer;
    try {
      spki = csrPublicKeyOf(csr.pem).spki;
    } catch {
      continue;
    }
    const key = keyObjects.find((k) => k.spki?.equals(spki));
    if (key) csr.keyId = key.item.id;
    for (const c of certObjects) {
      if (c.spki?.equals(spki)) {
        csr.certIds.push(c.item.id);
        c.item.csrIds.push(csr.id);
      }
    }
  }
}