全民https时代，Let's Encrypt免费SSL证书的申请及使用（Tomcat版）

近几年，在浏览器厂商的强力推动下，HTTPS的使用率大增。据统计，Firefox加载的网页中启用HTTPS的占比为67%，谷歌搜索结果中HTTPS站点占比已达50%，HTTPS网站已获得浏览器和搜索引擎的共同青睐。据悉，浏览器开发商Mozilla，Google准备采取下一步措施：将所有的HTTP网站标记为不安全。

近两年，微信小程序也异常火爆，小程序相关话题频频在朋友圈刷屏。如果你想开发微信小程序，一样绕不开HTTPS。根据微信小程序开发文档介绍，小程序与服务器交互必须使用HTTPS协议。

不管是大势所趋，还是实际项目开发需要，掌握如何给网站添加HTTPS协议支持（Web服务器设置使用SSL证书后，网站就能支持HTTPS访问了）都是非常有必要的。

一般来说，很多公司都会直接购买由GlobalSign、GeoTrust、Verisign等全球公认的数字证书颁发机构颁发的SSL证书。购买？没错，大多数SSL证书都需要按年付费使用，而且价格不菲。很多小公司、创业团队或个人开发者往往不愿意承担这笔费用，那有没有免费的SSL证书可以使用？

Let's Encrypt 是一个免费、开放，自动化的证书颁发机构，由 ISRG（Internet Security Research Group）运作。ISRG 是一个关注网络安全的公益组织，其赞助商包括 Mozilla、Akamai、Cisco、EFF、Chrome、IdenTrust、Facebook等公司。ISRG 的目的是消除资金和技术领域的障碍，全面推进网站从HTTP到HTTPS过度的进程。

目前，包括FireFox、Chrome在内的主流浏览器都支持Let's Encrypt证书，已经有不少用户在真实项目中使用Let's Encrypt证书。Let's Encrypt免费SSL证书的有效期是90天，到期后可以再续期，这样也就可以变相长期使用了。 

官方网站：https://letsencrypt.org/

项目主页：https://github.com/letsencrypt/letsencrypt

实验环境

Ubuntu 14.04.2 LTS
Python 2.7.6
tomcat-7.0.68

PS：所有不说明实验环境的技术文章都是耍流氓！

笔者使用的是一台 Ubuntu 测试机，上面没有跑 Apache 和 Nginx，单独运行的 Tomcat，然后通过 iptables 进行端口转发（将 80 端口的请求转发到 8080，将 443 端口的请求转发到 8443），并且已完成域名解析。

获取Let's Encrypt免费SSL证书

首先，我们需要从 https://github.com/letsencrypt/letsencrypt 上下载 letsencrypt-auto 脚本，使用它能够很方便地完成域名验证和SSL证书的获取。

# 使用git下载脚本
$ git clone https://github.com/letsencrypt/letsencrypt

# 进入到脚本所在目录
$ cd letsencrypt

# 查看 letsencrypt-auto 工具的用法
$ ./letsencrypt-auto --help

脚本下载好了，来看看怎么使用吧。letsencrypt-auto工具的用法如下：

root@iZ28425ljejZ:~/letsencrypt# ./letsencrypt-auto --help

-------------------------------------------------------------------------------

  letsencrypt-auto [SUBCOMMAND] [options] [-d DOMAIN] [-d DOMAIN] ...

Certbot can obtain and install HTTPS/TLS/SSL certificates.  By default,
it will attempt to use a webserver both for obtaining and installing the
certificate. The most common SUBCOMMANDS and flags are:

obtain, install, and renew certificates:
    (default) run   Obtain & install a certificate in your current webserver
    certonly        Obtain or renew a certificate, but do not install it
    renew           Renew all previously obtained certificates that are near expiry
   -d DOMAINS       Comma-separated list of domains to obtain a certificate for

  --apache          Use the Apache plugin for authentication & installation
  --standalone      Run a standalone webserver for authentication
  --nginx           Use the Nginx plugin for authentication & installation
  --webroot         Place files in a server's webroot folder for authentication
  --manual          Obtain certificates interactively, or using shell script hooks

   -n               Run non-interactively
  --test-cert       Obtain a test certificate from a staging server
  --dry-run         Test "renew" or "certonly" without saving any certificates to disk

manage certificates:
    certificates    Display information about certificates you have from Certbot
    revoke          Revoke a certificate (supply --cert-path)
    delete          Delete a certificate

manage your account with Let's Encrypt:
    register        Create a Let's Encrypt ACME account
  --agree-tos       Agree to the ACME server's Subscriber Agreement
   -m EMAIL         Email address for important account notifications

More detailed help:

  -h, --help [TOPIC]    print this message, or detailed help on a topic;
                        the available TOPICS are:

   all, automation, commands, paths, security, testing, or any of the
   subcommands or plugins (certonly, renew, install, register, nginx,
   apache, standalone, webroot, etc.)
-------------------------------------------------------------------------------

这里只对几个重要的命令参数进行说明：

run：获取并安装证书到当前的Web服务器
certonly：获取或续期证书，但是不安装
renew：在证书快过期时，续期之前获取的所有证书
-d DOMAINS：一个证书支持多个域名，用逗号分隔

--apache：使用 Apache 插件来认证和安装证书
--standalone：运行独立的 web server 来验证
--nginx：使用 Nginx 插件来认证和安装证书
--webroot：如果目标服务器已经有 web server 运行且不能关闭，可以通过往服务器的网站根目录放置文件的方式来验证
--manual：通过交互式方式，或 Shell 脚本手动获取证书

关于域名验证和证书的获取安装，上面提到了5种方式：--apache, --standalone, --nginx, --webroot 和 --manual，请根据实际情况选择其一。再次重申，笔者使用的是公司的其中一台测试机，上面没有跑 Apache 和 Nginx，单独运行的 Tomcat，然后通过 iptables 进行端口转发（将 80 端口的请求转发到 8080，将 443 端口的请求转发到 8443），并且已完成域名解析。因此，笔者选择采用 --standalone 方式进行域名验证和证书 获取。

# 获取证书
$ ./letsencrypt-auto certonly --standalone --email [email protected] -d quqianzhao.top -d www.quqianzhao.top

注意将上面的邮箱和域名替换成自己的。上面命令中的 certonly 表示只获取证书，不安装；-d 有两个，表示将要获取的SSL证书绑定两个域名。

上面的命令在执行过程中，会有两次确认。命令执行完成后，如果看到提示信息"Congratulations! Your certificate and chain..."就说明证书创建成功了，如下图所示。

Tomcat7配置Let's Encrypt免费SSL证书

从上图（证书获取成功的提示信息）可以看出，获取到的 Let's Encrypt 证书保存在 /etc/letsencrypt/live/quqianzhao.top/ 目录下，相关的证书文件有4个：

cert.pem
chain.pem
fullchain.pem
privkey.pem

我们需要用到的是后面两个证书文件： fullchain.pem 和 privkey.pem。接下来，还需要用到 Linux 下的 openssl 和 keytool 工具，将SSL证书由 .pem 格式转换成 Tomcat 所支持的 .jks 格式。

# 导出.p12格式的证书
$ openssl pkcs12 -export -in fullchain.pem -inkey privkey.pem -out zyxx_letsencrypt.p12 -name tomcat_letsencrypt

# 再将证书由.p12格式转换成.jks格式
$ keytool -importkeystore -deststorepass 'zxxx_123' -destkeypass 'zxxx_123' -destkeystore zyxx_letsencrypt.jks -srckeystore zyxx_letsencrypt.p12 -srcstoretype PKCS12 -srcstorepass 'zxxx_123' -alias tomcat_letsencrypt

说明：执行 openssl 命令导出 .p12 格式证书时会要求设置密钥，执行 keytool 命令时也有3处要写密钥，最简单的方式就是所有需要密钥的地方，都使用同一个，这样也不会搞混。

经过上面的两步操作，/etc/letsencrypt/live/quqianzhao.top/ 目录下就生成了一个新的证书 zyxx_letsencrypt.jks。接下来，修改 %tomcat%/conf/server.xml 文件，添加 keystoreFile 和 keystorePass 两行配置。其中，keystoreFile 指向 jks 证书文件，而 keystorePass 则为证书的密钥。修改后的关键配置如下：

OK，到这里 Tomcat 的配置工作就完成了。接下来，重启 Tomcat，然后使用浏览器访问 https://www.quqianzhao.top 来验证服务器证书是否生效。

查看服务器证书信息：

        

Let's Encrypt 证书续期

出于安全原因，Let's Encrypt 颁发的 SSL 证书有效期为90天，我们可以通过自动续期来解决。如果到期没有更新证书，Let's Encrypt 会向申请证书时提交的email发送提醒邮件。

进入到 letsencrypt-auto 脚本所在目录，执行下面的命令即可完成 SSL 证书的续期。

./letsencrypt-auto renew

默认情况下，在证书即将到期之前才能执行续期操作，否则会提示“Cert not yet due for renewal”，即证书尚未到期。如果需要强制执行续期操作，可以加上参数 --force-renew ，命令如下：

./letsencrypt-auto renew --force-renew

以下是笔者强制执行证书续期的操作结果：

root@iZ28425ljejZ:~/letsencrypt# ./letsencrypt-auto renew --force-renew
Saving debug log to /var/log/letsencrypt/letsencrypt.log

-------------------------------------------------------------------------------
Processing /etc/letsencrypt/renewal/quqianzhao.top.conf
-------------------------------------------------------------------------------
Plugins selected: Authenticator standalone, Installer None
Renewing an existing certificate
Performing the following challenges:
tls-sni-01 challenge for quqianzhao.top
tls-sni-01 challenge for www.quqianzhao.top
Waiting for verification...
Cleaning up challenges

-------------------------------------------------------------------------------
new certificate deployed without reload, fullchain is
/etc/letsencrypt/live/quqianzhao.top/fullchain.pem
-------------------------------------------------------------------------------

-------------------------------------------------------------------------------

Congratulations, all renewals succeeded. The following certs have been renewed:
  /etc/letsencrypt/live/quqianzhao.top/fullchain.pem (success)
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考虑到有可能会忘记续期，或者每3个月就要续期一次太麻烦，可以使用 linux crontab 每两个月（0 0 1 */2 *）执行一次证书续期操作。