Nginx + LibreSSL - 尝鲜测试

tl;dr: 用上 LibreSSL 已经第二个夜晚了 ... 依然运行良好

7月11日，LibreSSL团队发布 LibreSSL 的可移植版本，这是第一个可在 OpenBSD, Linux, OSX, Solaris 和 FreeBSD 上运行的版本。 [1,2,5,8]

本文会介绍一些 Nginx 与 Libressl 一起使用实践经验。
**
本文所用软件的版本**

nginx 1.6.0
libressl 2.0.0

在reddit-discussion [11]中有描述一些使用最新开发版本（1.7 分支）会出现的问题。

安装

直接从源码编译LibreSSL，构建过程的输出非常简洁，源码还附带测试用例及提供并行构建支持（见附录）。

# 用于构建及安装 libressl 的选项 [7]

$ ./configure --prefix=/usr LDFLAGS=-lrt && make check && sudo make install

新安装的 LibreSSL 可替代openssl以相同的方式运行，但要注意：正如 sabotage-linux 的 spencerjohn 和 Gentoo 的 Hanno Böck 所说的那样，用libressl完全替代操作系统中的openssl会很麻烦。[3,4]

LibreSSL 会报告其版本为 LibreSSL 2.0， openssl命令的使用方法与openssl一样：

$ which openssl
/usr/bin/openssl

$ openssl version
LibreSSL 2.0

$ openssl s_client -host www.openssl.org -port 443
CONNECTED(00000003)
depth=2 C = BE, O = GlobalSign nv-sa, OU = Root CA, CN = GlobalSign Root CA
verify error:num=19:self signed certificate in certificate chain
verify return:0
---
Certificate chain
 0 s:/C=GB/OU=Domain Control Validated/CN=*.openssl.org
   i:/C=BE/O=GlobalSign nv-sa/CN=GlobalSign Domain Validation CA - G2
 1 s:/C=BE/O=GlobalSign nv-sa/OU=Root CA/CN=GlobalSign Root CA
   i:/C=BE/O=GlobalSign nv-sa/OU=Root CA/CN=GlobalSign Root CA
 2 s:/C=BE/O=GlobalSign nv-sa/CN=GlobalSign Domain Validation CA - G2
   i:/C=BE/O=GlobalSign nv-sa/OU=Root CA/CN=GlobalSign Root CA
---
Server certificate
-----BEGIN CERTIFICATE-----
... skip
-----END CERTIFICATE-----
subject=/C=GB/OU=Domain Control Validated/CN=*.openssl.org
issuer=/C=BE/O=GlobalSign nv-sa/CN=GlobalSign Domain Validation CA - G2
---
No client certificate CA names sent
---
SSL handshake has read 4136 bytes and written 707 bytes
---
New, TLSv1/SSLv3, Cipher is DHE-RSA-AES256-GCM-SHA384
Server public key is 2048 bit
Secure Renegotiation IS supported
Compression: NONE
Expansion: NONE
SSL-Session:
    Protocol  : TLSv1.2
    Cipher    : DHE-RSA-AES256-GCM-SHA384
    TLS session ticket lifetime hint: 300 (seconds)
    TLS session ticket:

确认了 libressl 能够使用后，我便动手让 nginx 来使用 libressl 。尽管在仍然使用 openssl 0.9.x 的旧系统中，通常我都会静态构建 nginx+openssl 以使最新和最好的 tls 版本可用。第一次尝试，只使用 ./configure --with-openssl=/path/to/libressl 就大错特错了，因为 nginx 已经完全与 openssl 的构建过程融合了：

可使用名为./config的脚本来替代./configure(容易解决)
openssl 会收集在 .openssl/lib 下的 objects(.obj) 文件和其他文件来链接进二进制文件和库文件，而 libressl 将这些文件分开存放在 crypto/.libs 和 ssl/.libs。

尝试通过手工建立目录层次（.openssl/lib）及根据 libressl 成功构建后出现的错误提示（见下面的错误信息）来复制文件以解决这些问题；在编译 libressl 时，我看到一个类似可以通过使用 LDFLAGS=-lrt 选项来解决问题的错误提示，但在尝试编译nginx并链接到已静态编译过的libressl库时仍然无法修复这个问题（但我依然继续）：

...

  objs/addon/nginx-upstream-fair/ngx_http_upstream_fair_module.o \
  objs/addon/src/ngx_http_headers_more_filter_module.o \
  objs/addon/src/ngx_http_headers_more_headers_out.o \
  objs/addon/src/ngx_http_headers_more_headers_in.o \
  objs/addon/src/ngx_http_headers_more_util.o \
  objs/addon/src/ngx_http_encrypted_session_module.o \
  objs/addon/src/ngx_http_encrypted_session_cipher.o \
  objs/ngx_modules.o \
  -Wl,-E -lpthread -lcrypt -L/usr/lib -lm -llua5.1 -lpcre /data/builds/froggstack/nginx_modules/openssl/.openssl/lib/libssl.a /data/builds/froggstack/nginx_modules/openssl/.openssl/lib/libcrypto.a -ldl -lz
/data/builds/froggstack/nginx_modules/openssl/.openssl/lib/libcrypto.a(libcompat_la-getentropy_linux.o): In function `getentropy_fallback':
/data/builds/froggstack/nginx_modules/openssl/crypto/compat/getentropy_linux.c:324: undefined reference to `clock_gettime'
/data/builds/froggstack/nginx_modules/openssl/crypto/compat/getentropy_linux.c:395: undefined reference to `clock_gettime'
collect2: error: ld returned 1 exit status
make[1]: *** [objs/nginx] Error 1
make[1]: Leaving directory `/data/builds/froggstack/src_nginx/nginx-1.6.0'
make: *** [build] Error 2

下一个尝试是在安装了 libressl 的前提下通过链接到 libressl 的动态库来构建 nginx，最终成功了（完整的nginx ./configure 选项参数见附录）。运行 nginx-libressl -t 测试成功，并将 /usr/bin/nginx 替换成新的二进制可执行文件和运行 /etc/init.d/nginx restart，更新后的 nginx + libressl 上线了。任何配置文件和 nginx 的 ssl 配置都不需要修改，非常好！

测试

感兴趣并想测试的朋友可以访问： www.mare-system.de，网站从2014-07-12开始运行在 libressl 上。如你发现任何不兼容的问题，请通过 [email protected] 给我留言。

在各种 Linux 和 Android 的浏览器上测试都没有发现问题；甚至在一台已被遗忘的装有2007年10月发布并已过时的附带 OpenSSL 0.9.8g 19 的 debian 5 上使用像 w3m 这样的控制台浏览器上浏览也没有问题。

在 ssllabs.com 上测试的得分为 A+，成绩与之前的配置一样；在使用了 libressl 后，唯一给出的提示是加密算法 ChaCha20-Poly1305 还处于实验阶段。

做了一个小小的性能测试，结果显示没有什么大问题；LibreSSL 与平均水平相比慢了 4%。原因可能是 openssl 是静态链接到 nginx 的，而 libressl 则是动态链接到 nginx 的，所以会产生更多的资源开销。

纯数字的测试结果：

| Parallel Requests | OpenSSL-RPS | LibreSSL-RPS 
| 10                | 2341.75     | 2260.5
| 20                | 2459.75     | 2418.25
| 30                | 2472        | 2397
| 40                | 2485        | 2384.5
| 50                | 2445        | 2382.25
| 60                | 2453.25     | 2390.75
| 70                | 2426.25     | 2347.25
| 80                | 2346.5      | 2227.5
| 90                | 2325.5      | 2211
| 100               | 2297.75     | 2318.25

性能测试方式的一些说明可能在附录中找到。

结论

此法可行。

虽然不建议在这个阶段使用 LibreSSL 来代替 OpenSSL，但我只想测试其可行性。结果证明这是可行的。从我的测试来看，没有任何功能上或性能的问题，而且只要你找到方法，构建 nginx + libressl 就容易了。依我所见，长期使用 LibreSSL 的好处是：

干净的代码
更少的漏洞
更多人参与

在我撰写本文的时候，我收到新的 LibreSSL 版本发布的消息，新版本解决了一些新的问题。所以，再回头使用 OpenSSL 就显得有点不理智了:

做得好，LibreSSL 团队，再次感谢

参考

1.第一个可移植的 LibreSSL 版本发布

2.LibreSSL - 下载

3.libreSSL 的兼容性如何?

4.在 Gentoo 上使用 LibreSSL

5.LibreSSL 的 github 仓库

6.Nginx + SSL + SPDY 指南

7.解决 LibreSSL 在 Redhat 上使用的问题

8.LibreSSL - 主页

9.SSL 报告: mare-system.de

10.第二个可移植的 LibreSSL 版本发布

11.reddit-discussion

12.Nginx + BoringSSL

附录
SSL 配置和使用的加密算法

server {

  listen 443 ssl spdy;
  server_name www.mare-system.de;

  ...

  # ssl
  ssl_session_cache shared:SSL:10m;
  ssl_session_timeout 10m;

  # older protos for browsercompatibility
  ssl_protocols TLSv1 TLSv1.1 TLSv1.2;
  ssl_prefer_server_ciphers on;

  # suggestion from sslabs / including PFS
  ssl_ciphers EECDH+ECDSA+AESGCM:EECDH+aRSA+AESGCM:EECDH+ECDSA+SHA384:EECDH+ECDSA+SHA256:EECDH+aRSA+SHA384:EECDH+aRSA+SHA256:EECDH+aRSA+RC4:EECDH:EDH+aRSA:RC4:!aNULL:!eNULL:!LOW:!3DES:!MD5:!EXP:!PSK:!SRP:!DSS;

  # excluding subDomain on purpose
  add_header Strict-Transport-Security "max-age=31536000"; 

  ...

  }

Nginx 用于动态链接到 LibreSSL 的 Configure 选项

nginx_libressl_opts = """    --conf-path=/etc/nginx/nginx.conf 
   --sbin-path=/usr/sbin/nginx
   --prefix=
   --error-log-path=/var/log/nginx/error.log
   --http-log-path=/var/log/nginx/access.log
   --http-client-body-temp-path=/var/run/nginx/client_temp
   --http-proxy-temp-path=/var/run/nginx/proxy_temp
   --http-fastcgi-temp-path=/var/run/nginx/fastcgi_temp
   --with-file-aio
   --with-http_gzip_static_module
   --with-http_ssl_module
   --with-http_spdy_module
   --with-http_stub_status_module
   --with-debug
   --without-mail_pop3_module
   --without-mail_smtp_module
   --without-mail_imap_module
   --without-http_uwsgi_module
   --without-http_scgi_module
   --without-http_ssi_module    
   --add-module=$nmd/nginx-openssl-version
   --add-module=$nmd/naxsi
   --add-module=$nmd/lua-nginx-module
   --add-module=$nmd/ngx_devel_kit
   --add-module=$nmd/echo-nginx-module
   --add-module=$nmd/nginx-accesskey
   --add-module=$nmd/ngx_http_log_request_speed
   --add-module=$nmd/set-misc-nginx-module
   --add-module=$nmd/nginx-sticky-module-ng
   --add-module=$nmd/ngx_cache_purge
   --add-module=$nmd/memc-nginx-module
   --add-module=$nmd/nginx-upstream-fair
   --add-module=$nmd/headers-more-nginx-module
   --add-module=$nmd/encrypted-session-nginx-module

LibreSSL - 构建时间和输出

# libressl
$ make check 

real  1m58.610s
user  1m24.517s
sys 0m11.477s


$ make check -j4 

real  0m34.231s
user  1m28.626s
sys 0m11.357s


# make check output 

$ make check 

============================================================================
Testsuite summary for libressl 2.0.0
============================================================================
# TOTAL: 41
# PASS:  41
# SKIP:  0
# XFAIL: 0
# FAIL:  0
# XPASS: 0
# ERROR: 0
============================================================================

性能测试方法

小服务器，双核，2GB内存，没有特别的调整
从另一台服务器发起性能测试，使用 automake ab(abmeter)脚本
打开 keepalive
url: / (由 nginx 缓存)
测试了 10,20,30...100 个并发连接, 每次100.000 个请求
每个配置测试 4 轮
累积结果 / 4 -> 每次运行的值
OpenSSL Valhalla Rampage
https://www.ssllabs.com/ssltest/analyze.html?d=mare-system.de

Nginx + LibreSSL - 尝鲜测试

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