CertFix: solução para rotação automática de certificados mTLS para autenticação de microsserviços

dc.contributor.advisor1Lucrédio, Daniel
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9090396559596221
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0002-1360-4036
dc.contributor.authorCardoso, Guilherme Silva
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/9032041229633794
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0009-0007-6456-527X
dc.contributor.refereeBeder, Delano Medeiros
dc.contributor.refereeCanedo, Edna Dias
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/5845245549777383
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/9554285834432091
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0003-3692-2202
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0002-2159-339X
dc.date.accessioned2026-11-05T14:21:22Z
dc.date.issued2026-10-27
dc.description.abstractThe adoption of microservices expands the attack surface and makes the protection of inter-service communication critical, for which mTLS (Mutual TLS) is one of the most robust mechanisms, as it provides mutual authentication and confidentiality. Its adoption, however, is hindered by certificate lifecycle management, for which manual processes are not scalable and are susceptible to failures, operational errors, and delays. This work developed and empirically evaluated CertFix, an automated mTLS certificate lifecycle management solution with an internal certification authority and a per-host embedded agent that exposes the rotation strategy as an explicit configuration element. The design separates two axes that are often conflated in practice: the algorithm, which orders certificate issuance and revocation operations, and the trigger, either scheduled or driven by a security event. The evaluation followed a controlled Latin square experiment replicated three times, with assignments made by service, over a real mesh of ten microservices under a load of 15 requests per second. The three campaigns totaled 4.4 hours of execution, 212,204 requests, 252 certificate rotations, and 27 fault injections, including the failure of the certification authority, which affected all configurations at the same instant. The gradual strategy sustained rotation without ever leaving the service without a valid credential: measured at the certification authority, coverage was continuous, with an exactly zero invalidity window in all 14 cells attributable to the strategy itself, out of the 18 in the design. The maintenance-window strategy failed in all 18 of its cells, event triggering in all 16 of its cells, and the manual procedure in 9 cells. The denominators differ because the cell whose gap was opened by the preceding strategy, in the discarded transition, is excluded from the strategy that inherited it. Under fault injection, measured against paired control windows without faults, the gap for the gradual strategy remained zero across the three scenarios, and it was the only strategy that retained rotations rather than completing them when the service was terminated, whereas neither of the two window-based strategies did so. The difference between the two orderings, however, is invisible in the metric that would naturally be used to evaluate them: rotation success rate assigned 100 % to all four strategies, 238 out of 238 rotations verified by serial-number matching, both to the strategy that never left the service uncovered and to those that did so in every measured cell. Thus, the central contribution is the empirical observation that the benefit of automation stems from the ordering between issuance and revocation, rather than from automation itself. It is a decision that established tools leave implicit, that conventional rotation metrics fail to reveal, and that the evaluated manual script, which follows the same order as the maintenance window, did not avoid either.eng
dc.description.resumoA adoção de microsserviços amplia a superfície de ataque e torna crítica a proteção da comunicação entre serviços, para a qual o mTLS (Mutual TLS) é um dos mecanismos mais robustos, por prover autenticação mútua e confidencialidade. Mas o seu uso esbarra na gestão do ciclo de vida dos certificados, onde o processo manual não é escalável e é suscetível a falhas, erros operacionais e atrasos. Este trabalho desenvolveu e avaliou empiricamente o CertFix, solução de gestão automatizada do ciclo de vida de certificados mTLS, com autoridade certificadora interna e agente embarcado por host, que expõe a estratégia de rotação como elemento de configuração explícito. O desenho separa dois eixos que a prática costuma confundir: o algoritmo, que ordena as operações de emissão e revogação, e o gatilho, por agendamento ou por evento de segurança. A avaliação seguiu um experimento controlado em quadrado latino replicado três vezes, atribuídas por serviço, sobre uma malha real de dez microsserviços sob carga de 15 requisições por segundo. As três campanhas somaram 4,4 horas de execução, 212.204 requisições, 252 trocas de certificado e 27 injeções de falha, entre elas a queda da autoridade certificadora, que atingiu todas as configurações no mesmo instante. A estratégia gradual sustentou a rotação sem nunca deixar o serviço sem credencial válida: medida na autoridade certificadora, a cobertura foi contínua, com janela de invalidez exatamente nula nas 14 células de autoria própria, das 18 do desenho. A janela de manutenção falhou nas 18, o acionamento por eventos nas 16 próprias e o procedimento manual nas 9. Os denominadores diferem porque a célula cuja lacuna foi aberta pela estratégia anterior, na transição descartada, é descontada de quem a herdou. Sob injeção de falhas, medida contra janelas de controle pareadas, a lacuna do gradual permaneceu nula nos três cenários, e apenas ele reteve rotações em vez de concluí-las sob a morte do serviço, contra nenhuma dos dois braços de janela. A diferença entre as duas ordenações, contudo, é invisível na métrica que se usaria naturalmente para avaliá-las: a taxa de sucesso das rotações atribuiu 100 % às quatro estratégias, 238 de 238 rotações provadas por emparelhamento de número de série, tanto ao que nunca deixou o serviço descoberto quanto ao que o deixou em todas as células medidas. Assim, ordenação entre emissão e revogação, e não do fato de automatizar. É uma decisão que as ferramentas consolidadas mantêm implícita, que as métricas usuais de rotação não revelam, e que o roteiro manual avaliado, por seguir a mesma ordem da janela de manutenção, também não evitou.por
dc.description.sponsorshipNão recebi financiamento
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/24924
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.centerCentro de Ciências Exatas e de Tecnologia - CCET
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência da Computação - PPGCC
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
dc.subjectmTLSpor
dc.subjectMicrosserviçospor
dc.subjectPKIpor
dc.subjectAutomaçãopor
dc.subjectRotaçãopor
dc.subjectPolíticaspor
dc.subjectMicrosserviceseng
dc.subjectPKIeng
dc.subjectAutomationeng
dc.subjectRotationeng
dc.subjectPolicieseng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::METODOLOGIA E TECNICAS DA COMPUTACAO::ENGENHARIA DE SOFTWARE
dc.subject.ods9. Indústria, Inovação e Infraestrutura
dc.titleCertFix: solução para rotação automática de certificados mTLS para autenticação de microsserviçospor
dc.title.alternativeCertFix: solution for automatic certificate rotation mTLS for microservice authenticationeng
dc.typeDissertação

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