Nginx R31 doc-12-NGINX SSL Termination 安全加密

前言

大家好，我是老馬。很高興遇到你。

我們為 java 開發者實現了 java 版本的 nginx

https://github.com/houbb/nginx4j

如果你想知道 servlet 如何處理的，可以參考我的另一個項目：

手寫從零實現簡易版 tomcat minicat

nginx 系列

從零手寫實現 nginx-01-為什么不能有 java 版本的 nginx?

從零手寫實現 nginx-02-nginx 的核心能力

從零手寫實現 nginx-03-nginx 基于 Netty 實現

從零手寫實現 nginx-04-基于 netty http 出入參優化處理

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Nginx-06-nginx 匯總入門介紹

NGINX SSL 終止

終止來自客戶端的 HTTPS 流量，減輕上游的網絡和應用服務器的 SSL/TLS 加密的計算負載。

本節描述了如何在 NGINX 和 NGINX Plus 上配置 HTTPS 服務器。

設置 HTTPS 服務器

要設置 HTTPS 服務器，在您的 nginx.conf 文件中，將 ssl 參數包含在 server 塊中的 listen 指令中，然后指定服務器證書和私鑰文件的位置：

server {listen              443 ssl;server_name         www.example.com;ssl_certificate     www.example.com.crt;ssl_certificate_key www.example.com.key;ssl_protocols       TLSv1 TLSv1.1 TLSv1.2;ssl_ciphers         HIGH:!aNULL:!MD5;#...
}

服務器證書是一個公共實體。它會發送給連接到 NGINX 或 NGINX Plus 服務器的每個客戶端。私鑰是一個安全實體，應存儲在受限制的訪問文件中。但是，NGINX 主進程必須能夠讀取此文件。或者，私鑰可以存儲在與證書相同的文件中：

ssl_certificate     www.example.com.cert;
ssl_certificate_key www.example.com.cert;

在這種情況下，重要的是要限制對文件的訪問。請注意，雖然在這種情況下證書和密鑰存儲在一個文件中，但只有證書會發送給客戶端。

當建立連接時，ssl_protocols 和 ssl_ciphers 指令可以用來要求客戶端僅使用 SSL/TLS 的強版本和密碼。

自版本 1.9.1 起，NGINX 使用以下默認值：

ssl_protocols TLSv1 TLSv1.1 TLSv1.2;
ssl_ciphers HIGH:!aNULL:!MD5;

有時在舊密碼的設計中會發現漏洞，我們建議在現代 NGINX 配置中禁用它們（不幸的是，默認配置由于對現有 NGINX 部署的向后兼容性而無法輕易更改）。請注意，CBC 模式密碼可能對多種攻擊（特別是 BEAST 攻擊，如 CVE-2011-3389 中所描述的）容易受到攻擊，并且我們建議不要使用 SSLv3，除非您需要支持舊版客戶端。

客戶端證書的 OCSP 驗證

NGINX 可以配置為使用在線證書狀態協議（OCSP）在客戶端提供的 X.509 證書提交時檢查其有效性。將客戶端證書狀態的 OCSP 請求發送到 OCSP 響應器，響應器檢查證書的有效性并返回帶有證書狀態的響應：

  • Good - 證書未被吊銷
  • Revoked - 證書已被吊銷
  • Unknown - 關于客戶端證書的信息不可用

要啟用 SSL 客戶端證書的 OCSP 驗證，請在 ssl_verify_client 指令后面指定 ssl_ocsp 指令，后者啟用證書驗證：

server {listen 443 ssl;ssl_certificate     /etc/ssl/foo.example.com.crt;ssl_certificate_key /etc/ssl/foo.example.com.key;ssl_verify_client       on;ssl_trusted_certificate /etc/ssl/cachain.pem;ssl_ocsp                on; # 啟用 OCSP 驗證#...
}

NGINX 將 OCSP 請求發送到嵌入在客戶端證書中的 OCSP URI，除非使用 ssl_ocsp_responder 指令定義了不同的 URI。僅支持 http:// OCSP 響應器：

#...
ssl_ocsp_responder http://ocsp.example.com/;
#...

要在所有工作進程共享的單個內存區域中緩存 OCSP 響應，請使用 ssl_ocsp_cache 指令定義區域的名稱和大小。

除非 OCSP 響應中的 nextUpdate 值指定了不同的值，否則響應將被緩存 1 小時：

#...
ssl_ocsp_cache shared:one:10m;
#...

客戶端證書驗證的結果可在 $ssl_client_verify 變量中獲取，包括 OCSP 失敗的原因。

HTTPS 服務器優化

SSL 操作消耗額外的 CPU 資源。最消耗 CPU 資源的操作是 SSL 握手。有兩種方法可以減少每個客戶端的這些操作次數：

  • 啟用 keepalive 連接，通過一個連接發送多個請求
  • 重用 SSL 會話參數，避免并行和后續連接的 SSL 握手

會話存儲在 SSL 會話緩存中，在工作進程之間共享，并由 ssl_session_cache 指令進行配置。1 兆字節的緩存包含約 4000 個會話。默認緩存超時時間為 5 分鐘。可以使用 ssl_session_timeout 指令增加此超時時間。以下是一個針對具有 10 兆字節共享會話緩存的多核系統進行優化的示例配置：

worker_processes auto;http {ssl_session_cache   shared:SSL:10m;ssl_session_timeout 10m;server {listen              443 ssl;server_name         www.example.com;keepalive_timeout   70;ssl_certificate     www.example.com.crt;ssl_certificate_key www.example.com.key;ssl_protocols       TLSv1 TLSv1.1 TLSv1.2;ssl_ciphers         HIGH:!aNULL:!MD5;#...}
}

SSL 證書鏈

一些瀏覽器可能會抱怨由知名證書頒發機構簽署的證書，而其他瀏覽器可能會接受該證書而無需任何問題。這是因為頒發機構使用一個中間證書簽署了服務器證書，該中間證書不在特定瀏覽器分發的知名可信證書頒發機構的基礎上。在這種情況下，頒發機構提供了一組鏈接證書，應將其與簽名的服務器證書串聯起來。服務器證書必須在組合文件中的鏈接證書之前出現：

cat www.example.com.crt bundle.crt > www.example.com.chained.crt

將得到的文件用于 ssl_certificate 指令：

server {listen              443 ssl;server_name         www.example.com;ssl_certificate     www.example.com.chained.crt;ssl_certificate_key www.example.com.key;#...
}

如果服務器證書和 bundle 的順序被串聯錯誤，NGINX 將無法啟動，并顯示以下錯誤消息：

SSL_CTX_use_PrivateKey_file(" ... /www.example.com.key") failed(SSL: error:0B080074:x509 certificate routines:X509_check_private_key:key values mismatch)

發生錯誤是因為 NGINX 嘗試使用 bundle 的第一個證書而不是服務器證書的私鑰。

通常，瀏覽器會存儲它們收到的中間證書，并由受信任的機構簽署。因此，經常使用的瀏覽器可能已經擁有所需的中間證書，并且可能不會抱怨發送了未鏈接包的證書。為確保服務器發送完整的證書鏈，可以使用 openssl 命令行實用程序：

$ openssl s_client -connect www.godaddy.com:443
...
Certificate chain0 s:/C=US/ST=Arizona/L=Scottsdale/1.3.6.1.4.1.311.60.2.1.3=US/1.3.6.1.4.1.311.60.2.1.2=AZ/O=GoDaddy.com, Inc/OU=MIS Department/CN=www.GoDaddy.com/serialNumber=0796928-7/2.5.4.15=V1.0, Clause 5.(b)i:/C=US/ST=Arizona/L=Scottsdale/O=GoDaddy.com, Inc./OU=http://certificates.godaddy.com/repository/CN=Go Daddy Secure Certification Authority/serialNumber=079692871 s:/C=US/ST=Arizona/L=Scottsdale/O=GoDaddy.com, Inc./OU=http://certificates.godaddy.com/repository/CN=Go Daddy Secure Certification Authority/serialNumber=07969287i:/C=US/O=The Go Daddy Group, Inc./OU=Go Daddy Class 2 Certification Authority2 s:/C=US/O=The Go Daddy Group, Inc./OU=Go Daddy Class 2 Certification Authorityi:/L=ValiCert Validation Network/O=ValiCert, Inc./OU=ValiCert Class 2 Policy Validation Authority/CN=http://www.valicert.com//emailAddress=info@valicert.com
...

在此示例中，www.GoDaddy.com 服務器證書 #0 的主題（“s”）由簽發者（“i”）簽署，后者本身是證書 #1 的主題。

證書 #1 由其簽發者簽署，后者本身是證書 #2 的主題。但是，此證書由知名的簽發者 ValiCert, Inc. 簽署，其證書存儲在瀏覽器中。

如果未添加證書包，只顯示服務器證書 (#0)。

單一 HTTP/HTTPS 服務器

可以通過在同一個虛擬服務器中放置一個帶有 ssl 參數和一個不帶有的 listen 指令來配置同時處理 HTTP 和 HTTPS 請求的單個服務器：

server {listen              80;listen              443 ssl;server_name         www.example.com;ssl_certificate     www.example.com.crt;ssl_certificate_key www.example.com.key;#...
}

在 NGINX 版本 0.7.13 及之前，無法針對單個監聽套接字有選擇地啟用 SSL，如上所示。SSL 只能通過使用 ssl 指令來為整個服務器啟用，因此無法設置單個 HTTP/HTTPS 服務器。為了解決這個問題，版本 0.7.14 及更高版本中添加了 listen 指令的 ssl 參數。因此，ssl 指令在版本 0.7.14 及之后被棄用。

基于名稱的 HTTPS 服務器

當兩個或更多個 HTTPS 服務器配置為在單個 IP 地址上監聽時，通常會出現一個常見問題：

server {listen          443 ssl;server_name     www.example.com;ssl_certificate www.example.com.crt;#...
}server {listen          443 ssl;server_name     www.example.org;ssl_certificate www.example.org.crt;#...
}

使用這種配置，瀏覽器接收默認服務器的證書。在這種情況下，無論請求的服務器名稱是什么，都是 www.example.com。這是由 SSL 協議本身的行為引起的。SSL 連接在瀏覽器發送 HTTP 請求之前建立，NGINX 不知道請求的服務器名稱。因此，它只能提供默認服務器的證書。

解決此問題的最佳方法是為每個 HTTPS 服務器分配一個單獨的 IP 地址：

server {listen          192.168.1.1:443 ssl;server_name     www.example.com;ssl_certificate www.example.com.crt;#...
}server {listen          192.168.1.2:443 ssl;server_name     www.example.org;ssl_certificate www.example.org.crt;#...
}

請注意，還有一些特定的代理設置用于 HTTPS 上游（proxy_ssl_ciphers、proxy_ssl_protocols 和 proxy_ssl_session_reuse），可用于在 NGINX 和上游服務器之間進行 SSL 的精細調整。您可以在 HTTP 代理模塊文檔中了解更多信息。

具有多個名稱的 SSL 證書

有其他方法可以在多個 HTTPS 服務器之間共享單個 IP 地址。但是，所有這些方法都有缺點。

一種方法是在 SubjectAltName 證書字段中使用具有多個名稱的證書，例如，www.example.com 和 www.example.org。但是，SubjectAltName 字段的長度是有限的。

另一種方法是使用帶有通配符名稱的證書，例如，*.example.org。通配符證書可保護指定域的所有子域，但僅限于一個級別。

該證書匹配 www.example.org，但不匹配 example.org 或 www.sub.example.org。這兩種方法也可以結合使用。

證書可以在 SubjectAltName 字段中包含精確和通配符名稱。

例如，example.org 和 *.example.org。

最好將具有多個名稱的證書文件及其私鑰文件放置在配置的 http 級別，以便它們在所有服務器中繼承單個內存副本：

ssl_certificate     common.crt;
ssl_certificate_key common.key;server {listen          443 ssl;server_name     www.example.com;#...
}server {listen          443 ssl;server_name     www.example.org;#...
}

服務器名稱指示 (SNI)

在單個 IP 地址上運行多個 HTTPS 服務器的更通用的解決方案是 TLS 服務器名稱指示 (SNI) 擴展 (RFC 6066)，它允許瀏覽器在 SSL 握手期間傳遞請求的服務器名稱。通過此解決方案，服務器將知道應該使用哪個證書進行連接。然而，SNI 的瀏覽器支持有限。目前，它受到以下瀏覽器版本的支持：

  • Opera 8.0
  • MSIE 7.0 (但僅限于 Windows Vista 或更高版本)
  • Firefox 2.0 和其他使用 Mozilla Platform rv:1.8.1 的瀏覽器
  • Safari 3.2.1 (Windows 版本支持 Vista 或更高版本上的 SNI)
  • Chrome (Windows 版本也支持 Vista 或更高版本上的 SNI) 只有域名可以在 SNI 中傳遞。但是，如果請求包含文字 IP 地址，一些瀏覽器將傳遞服務器的 IP 地址作為其名稱。最好不要依賴此功能。

為了在 NGINX 中使用 SNI，必須在構建 NGINX 二進制文件的 OpenSSL 庫中支持它，以及在運行時與之動態鏈接的庫中支持它。如果 OpenSSL 在構建時使用配置選項 --enable-tlsext，則支持 SNI 自版本 0.9.8f 起。從 OpenSSL 版本 0.9.8j 起，默認啟用此選項。如果 NGINX 是使用 SNI 支持構建的，則在使用 -V 開關運行 NGINX 時，NGINX 將顯示以下內容：

$ nginx -V
...
TLS SNI support enabled
...

但是，如果啟用 SNI 的 NGINX 在運行時動態鏈接到不支持 SNI 的 OpenSSL 庫，則 NGINX 將顯示警告：

NGINX was built with SNI support, however, now it is linked
dynamically to an OpenSSL library which has no tlsext support,
therefore SNI is not available

兼容性注意事項：

  • 自版本 0.8.21 和 0.7.62 起，可以使用 -V 開關顯示 SNI 支持狀態。
  • 自版本 0.7.14 起支持 listen 指令的 ssl 參數。在版本 0.8.21 之前，它只能與 default 參數一起指定。
  • 自版本 0.5.23 起支持 SNI。
  • 自版本 0.5.6 起支持共享 SSL 會話緩存。
  • 版本 1.9.1 及更高版本：默認的 SSL 協議是 TLSv1、TLSv1.1 和 TLSv1.2（如果 OpenSSL 庫支持）。
  • 自版本 0.7.65 和 0.8.19 及更高版本起，默認的 SSL 協議是 SSLv3、TLSv1、TLSv1.1 和 TLSv1.2（如果 OpenSSL 庫支持）。
  • 在版本 0.7.64 和 0.8.18 及更早版本中，默認的 SSL 協議是 SSLv2、SSLv3 和 TLSv1。
  • 自版本 1.0.5 起，默認的 SSL 密碼是 HIGH:!aNULL:!MD5。
  • 自版本 0.7.65 和 0.8.20 及更高版本起，默認的 SSL 密碼是 HIGH:!ADH:!MD5。
  • 自版本 0.8.19 起，默認的 SSL 密碼是 ALL:!ADH:RC4+RSA:+HIGH:+MEDIUM。
  • 自版本 0.7.64、0.8.18 和更早版本起，默認的 SSL 密碼是 ALL:!ADH:RC4+RSA:+HIGH:+MEDIUM:+LOW:+SSLv2:+EXP。

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