Nginx 教程 #3：SSL 设置

大家好！分享即关怀，我们很乐意与你分享其他的一些知识。我们准备了一个 Nginx 指南，分为三个系列。如果你已经知道一些 Nginx 知识或者想扩展你的经验和认知，这个再合适不过了。

我们将告诉你 Nginx 的运作模式、蕴含的概念，怎样通过调优 Nginx 来提高应用性能，或是如何设置它的启动和运行。

这个教程有三个部分：

• 基本概念 —— 这部分需要去了解 Nginx 的一些指令和使用场景，继承模型，以及 Nginx 如何选择 server 块，location 的顺序。

• 性能 —— 介绍改善 Nginx 速度的方法和技巧，我们会在这里谈及 gzip 压缩，缓存，buffer 和超时。

• SSL 安装 —— 如何配置服务器使用 HTTPS

创建这个系列，我们希望，一是作为参考书，可以通过快速查找到相关问题（比如 gzip 压缩，SSL 等）的解决方式，也可以直接通读全文。为了获得更好的学习效果，我们建议你在本机安装 Nginx 并且尝试进行实践。

SSL 和 TLS

SSL（Socket Secure Layer 缩写）是一种通过 HTTP 提供安全连接的协议。

SSL 1.0 由 Netscape 开发，但由于严重的安全漏洞从未公开发布过。SSL 2.0 于 1995 年发布，它存在一些问题，导致了最终的 SSL 3.0 在 1996 年发布。

TLS（Transport Layer Security 缩写）的第一个版本是作为 SSL 3.0 的升级版而编写的。之后 TLS 1.1 和 1.2 出来了。现在，就在不久之后，TLS 1.3 即将推出（这确实值得期待），并且已经被一些浏览器所支持。

从技术上讲，SSL 和 TLS 是不同的（因为每个协议都描述了协议的不同版本），但其中使用的许多名称是可以互换的。

基本 SSL/TLS 配置

为了处理 HTTPS 流量，你需要具有 SSL/TLS 证书。你可以通过使用 Let’s encrypt 以生成免费的证书。

当你拥有证书之后，你可以通过以下的方式轻易切换至 HTTPS：

• 开始监听端口 443（当你输入 https://sample.co 时浏览器将使用的默认端口）

• 提供证书及其密钥

server {
  listen 443 ssl default_server;
  listen [::]:443 ssl default_server;

  ssl_certificate /etc/nginx/ssl/netguru.crt;
  ssl_certificate_key /etc/nginx/ssl/netguru.key;
}

我们也想通过调整配置实现：

• 仅使用 TLS 协议。由于众所周知的漏洞，所有的 SSL 版本都将不再使用

• 使用预定义的安全的服务器密码（类似于协议的情况 - 那些日子只有少数密码被认为是安全的）

请牢记，上述设置总是在变化的。时不时重新更新是个好主意。

ssl_protocols TLSv1 TLSv1.1 TLSv1.2;
ssl_ciphers EECDH+CHACHA20:EECDH+AES128:RSA+AES128:EECDH+AES256:RSA+AES256:!MD5;
ssl_prefer_server_ciphers on;

server {
  listen 443 ssl default_server;
  listen [::]:443 ssl default_server;

  ssl_certificate /etc/nginx/ssl/netguru.crt;
  ssl_certificate_key /etc/nginx/ssl/netguru.key;
}

TLS 会话恢复

使用 HTTPS，在 TCP 之上需要增加 TLS 握手。这大大增加了此前实际数据传输的时间。假设你从华沙请求 /image.jpg，并接入到柏林最近的服务器：

Open connection

TCP Handshake:
Warsaw  ->------------------ synchronize packet (SYN) ----------------->- Berlin
Warsaw  -<--------- synchronise-acknowledgement packet (SYN-ACK) ------<- Berlin
Warsaw  ->------------------- acknowledgement (ACK) ------------------->- Berlin

TLS Handshake:
Warsaw  ->------------------------ Client Hello  ---------------------->- Berlin
Warsaw  -<------------------ Server Hello + Certificate ---------------<- Berlin
Warsaw  ->---------------------- Change Ciper Spec -------------------->- Berlin
Warsaw  -<---------------------- Change Ciper Spec --------------------<- Berlin

Data transfer:
Warsaw  ->---------------------- /image.jpg --------------------------->- Berlin
Warsaw  -<--------------------- (image data) --------------------------<- Berlin

Close connection

为了在 TLS 握手期间节省一个 roundtrip 时间，以及生成新密钥的计算开销，我们可以重用在第一个请求期间生成的会话参数。客户端和服务器可以将会话参数存储在会话 ID 密钥的后面。在接下来的 TLS 握手过程中，客户端可以发送会话 ID，如果服务器在缓存中仍然有正确的条目，那么会重用前一个会话所生成的参数。

server {
    ssl_session_cache shared:SSL:10m;
    ssl_session_timeout 1h;
}

OCSP Stapling

SSL 证书可以随时撤销。浏览器为了知道给定的证书是否不再有效，需要通过在线证书状态协议 (Online Certificate Status Protocol ，OCSP) 执行额外的查询。无需用户执行指定的 OCSP 查询，我们可以在服务器上执行此操作，缓存其结果，并在 TLS 握手期间为客户端提供 OCSP 响应。它被称为OCSP stapling。

server {
  ssl_stapling on;
  ssl_stapling_verify on;                               # verify OCSP response
  ssl_trusted_certificate /etc/nginx/ssl/lemonfrog.pem; # tell nginx location of all intermediate certificates

  resolver 8.8.8.8 8.8.4.4 valid=86400s;                # resolution of the OCSP responder hostname
  resolver_timeout 5s;
}

Security headers

有一些标头确实值得调整以提供更高的安全性。有关更多关于标头及其详细信息，你绝对应该查看OWASP 项目之安全标头。

HTTP Strict-Transport-Security 

或简称 HSTS，强制用户代理在向源发送请求时使用 HTTPS。

add_header Strict-Transport-Security "max-age=31536000; includeSubdomains; preload";

X-Frame-Options

表示浏览器是否需要在一帧、一个 iframe 或一个对象标签中渲染页面。

add_header X-Frame-Options DENY;

X-Content-Type-Options

此选项将阻止浏览器在判断文件类型时嗅探文件。文件将会按照 Content-Type 头中声明的格式转译。

add_header X-Content-Type-Options nosniff;

Server tokens

另一个很好的做法是在 HTTP 响应头字段中隐藏有关 Web 服务器的信息：

Server : nginx/1.13.2

实现此功能可以通过禁用 server_tokens 指令：

server_tokens off;

附录 :: Let’s Encrypt

安装

最新的安装包可以在这里找到。

为了测试使用暂存环境，不排除速率限制。

生成新证书

certbot certonly --webroot --webroot-path /var/www/netguru/current/public/  \
          -d foo.netguru.co \
          -d bar.netguru.co

确保能够正确更新。

certbot renew --dry-run

确保你在 crontab 添加了自动更新。运行 crontab -e，同时添加下边一行代码

 3 * * * /usr/bin/certbot renew --quiet --renew-hook "/usr/sbin/nginx -s reload"

检查 SSL 是否能够通过 ssllabs 正常运行。

总结

感谢您的阅读。如果没有大量的资源，这个系列是不可能完成的。在这一系列的写作中，我们发现了一些特别有用的网站：

• nginx 文档

• nginx 博客

• udemy（在线教育网站 ）的 nginx 原理

• Ilya Grigorik 的博客，和他的令人惊奇的书：《高性能浏览器网络》

• Martin Fjordvald 的博客

Nginx 教程 #1：基本概念

Nginx 教程 #2：性能

原    文：Nginx Tutorial #3: SSL Setup
译    文：开源中国社区
作    者：Tocy, 局长, madbooker, 南宫冰郁, AsyDong 译