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Let’s Encrypt 和 ACME 協定的目標是：在沒有人為介入的情況下，讓網頁伺服器可以自動取得瀏覽器可信任的憑證。這項工作是透過運行在網頁伺服器上的憑證管理軟體來達成的。
為了瞭解該技術的運作原理，讓我們先了解在網頁伺服器上；支援 Let’s Encrypt 的憑證管理軟體，是如何設定 https://example.com 的流程。
流程分為兩個步驟：首先，管理軟體會先向 CA 證明伺服器擁有網域的所有權。接著管理系統就可以替該網域申請、更新或註銷憑證。
證明網域的所有權
Let’s Encrypt 透過公鑰辨識伺服器。當憑證管理軟體首次向 Let’s Encrypt 溝通時，它會產生一組公私金鑰對，並向 Let’s Encrypt CA 證明伺服器管理一個或多個網域。這個過程與傳統憑證頒發流程相似：透過建立帳號，接著向該帳號添加網域。
流程一開始，憑證管理軟體會向 Let’s Encrypt CA 詢問，它需要做甚麼才能證明自己擁有 example.com。Let’s Encrypt CA 會對該網域提出一個或多個考驗。憑證管理軟體可以透過不同方式來證明對網域的控制權，例如，CA 會讓憑證管理軟體指定：
- 在
example.com下設定 DNS 紀錄，或是 - 在
http://example.com特定路徑下提供 HTTP 文件
此外，在驗證考驗中，Let’s Encrypt 還提供了一個隨機數 (nonce)，要求憑證管理軟體必須用它所產生的私鑰，對隨機數進行簽名，以證明憑證管理軟體擁有這組金鑰對。
讓我們假設，憑證管理軟體想要完成上文所提到的第二個任務。憑證管理軟體會建立一個文件並放在 http://example.com 網站上指定的位置，並使用私鑰對隨機數進行簽名。動作完成後，它會告知 CA 它已經準備好以進行驗證了。
接著 CA 要驗證伺服器是否通過這個考驗。CA 會檢查隨機數上的簽名，並且下載在放網頁伺服器上的文件，以確認文件內容。
如果對隨機數的簽名驗證通過，則這個考驗就算完成。這表示以公鑰作為識別的憑證管理軟體，有權管理 example.com。通常我們稱這個，由憑證管理軟體所使用，用來進行驗證的公私金鑰對為“授權金鑰對”。
憑證的頒發和註銷
一旦憑證管理軟體有授權金鑰對，進行請求、更新和註銷憑證就變得非常簡單了 — 只需要發送憑證管理請求，並用授權金鑰對簽名。
為了取得憑證，憑證管理軟體將建立一個 PKCS#10 憑證簽署請求 (Certificate Signing Request, CSR)，要求 Let’s Encrypt CA 頒發一張憑證給 example.com。通常 CSR 中會包含，經過另一組私鑰簽名的資料，以及其對應的公鑰。此外，憑證管理軟體還會使用 example.com 授權金鑰對替 CSR 簽名，以便讓 Let’s Encrypt CA 知道它已經獲得授權。
當 Let’s Encrypt 接收到請求後，它會驗證這兩個簽名。如果驗證成功，CA 會使用 CSR 中的公鑰替 example.com 的憑證簽名，再將文件回傳給憑證管理軟體。
註銷憑證的流程與申請流程類似。憑證管理軟體使用 example.com 的授權金鑰對替註銷請求簽名，接著 Let’s Encrypt 會驗證該請求，如果請求通過驗證，它會將註銷訊息發佈到 OCSP (Online Certificate Status Protocol) 伺服器，以便讓瀏覽器等有關程式知道，他們不該信任已被註銷的憑證。
