Let's Encrypt 給網站加 HTTPS 完全指南certbot

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Let‘s Encrypt 給網站加 HTTPS 完全指南29 MAY 2016

前段時間在北京聯通3G移動網路下，發現自己的網站被聯通劫持注入噁心的話費充值廣告，決定讓我的網站強制使用 HTTPS，避免 ISP 劫持。

使用 HTTPS 前的一些疑惑

現在是 2016 年，使用 HTTPS 已經不像幾年前是一件昂貴的事情。當然我也是自己瞭解了一圈才消除了自己的疑惑，主要是：

1. 我的網站（一個簡單的部落格）可能沒必要使用 HTTPS
2. HTTPS 會不會讓網站速度變慢？
3. HTTPS 需要花錢吧？認證好像不便宜
4. 配置和維護 HTTPS 代價很高

要回答這些問題，推薦大家去看一下 Google I/O 2016 的視頻（Youtube）：Mythbusting HTTPS: Squashing security’s urban legends - Google I/O 2016

視頻裡把所有問題都詳細一一解答，強烈推家把視頻看完。

我簡單總結：

1. 每個網站都應該用 HTTPS，就算是全靜態網站也同樣如此，電訊廠商劫持嚴重幹擾訪問者的體驗
2. 有幾項技術可以提高 HTTPS 的效能，包括 Strict Transport Security，TLS False Start 和 HTTP/2 ，這些技術讓 HTTPS 速度不慢，某些情況下會甚至更快
3. HTTPS 針對個人單個（或者幾個）網域名稱的使用來說，已經是免費的
4. 配置和維護 HTTPS 異常簡單，Let‘s Encrypt 這個項目通過自動化把事情簡單化了

有哪些靠譜的免費 HTTPS 認證供應商？

選擇認證供應商有3個主要考量：1. 瀏覽器和作業系統支援程度 2. 認證類型 3. 維護成本

1. 瀏覽器和作業系統支援程度

基本你能查到的熱門認證供應商，支援程度都不會太差。例如 Let‘s Encrypt 的支援可以訪問：Which browsers and operating systems support Let’s Encrypt

可以看到，Android 2.3.6 以上，Firefox 2.0 以上，Windows Vista 以上，iOS 3.1 以上，Google Chrome全平台都是支援的。這一點就不用太擔心了，看你你的網站受眾情況來決定。對於我來說，我完全不在乎 Windows XP 的 IE 使用者。

2. 認證類型

HTTPS 認證分為3類， 1. DV 網域名稱驗證認證 2. OV 組織機構驗證認證 3. EV 增強組織機構驗證認證。每類認證在審核和驗證方面要求嚴格程度不同，瀏覽器會在地址欄給予不同認證不一樣的展現。

一般個人使用DV認證完全夠了，瀏覽器表現為地址欄前會有綠色的小鎖。下面聊到的免費認證都是 DV 網域名稱驗證認證。

3. 維護成本

我調研不多，使用過 StartSSL，現在用 Let‘s Encrypt。StartSSL 的免費認證有效期間是1年，1年後需要手動更換。配置過程還挺麻煩的。

更推薦 Let‘s Encrypt，雖然有效期間只有3個月，但可以用 certbot 自動續期，完全不受影響。而且 Let‘s Encrypt 因為有了 certbot 這樣的自動化工具，組態管理起來非常容易。

產生 Let‘s Encrypt 認證

Let‘s Encrypt 認證產生不需要手動進行，官方推薦 certbot 這套自動化工具來實現。3步輕鬆搞定：

1. 下載安裝 certbot (Let’s Encrypt項目的自動化工具)
2. 建立設定檔
3. 執行認證自動化產生命令

下面的教程運行在 Arch Linux 上，其他動作系統也大同小異。你可以在 certbot 網站上，選擇你的 Web Server 和 作業系統，就能看到對應的安裝和配置教程。

1. 下載安裝 certbot

在 Arch Linux 上，安裝很簡單：

$ sudo pacman －Syu$ sudo pacman -S letsencrypt

2. 建立設定檔

先建立存放設定檔的檔案夾：

$ sudo mkdir /etc/letsencrypt/configs

編輯設定檔：

$ sudo vim /etc/letsencrypt/configs/example.com.conf

把 example.com 替換成自己的網域名稱，設定檔內容：

# 寫你的網域名稱和郵箱domains = example.com  rsa-key-size = 2048  email = [email protected]  text = True# 把下面的路徑修改為 example.com 的目錄位置authenticator = webroot  webroot-path = /var/www/example  

這裡需要解釋一下，上面設定檔用了 webroot 的驗證方法，這種方法適用於已經有一個 Web Server 運行中的情況。certbot 會自動在 /var/www/example 下面建立一個隱藏檔案 .well-known/acme-challenge ，通過請求這個檔案來驗證 example.com 確實屬於你。外網伺服器訪問 http://www.example.com/.well-known/acme-challenge ，如果訪問成功則驗證OK。

我們不需要手動建立這個檔案，certbot 會根據設定檔自動完成。

3. 執行認證自動化產生命令

一切就緒，我們現在可以運行 certbot 了。（注意：certbot 其實是一個 Python 指令碼，在不同平台上的命令會不同，例如在 Arch Linux 上 certbot 的命令是 letsencrypt）。

$ sudo letsencrypt -c /etc/letsencrypt/configs/example.com.conf certonly## 片刻之後，看到下面內容就是成功了IMPORTANT NOTES:   - Congratulations! Your certificate and chain have been saved at /etc/letsencrypt/live/example.com/fullchain.pem.

如果運行順利，所有伺服器所需要的認證就已經產生好了。他們被放在了 /etc/letsencrypt/live/example.com/ 下：

$ ls /etc/letsencrypt/live/example.com/cert.pem #server cert only  privkey.pem #private key  chain.pem #intermediates  fullchain.pem #server cert + intermediates  

配置 Nginx 加入認證

到這裡已經成功一大半了，只需要配置 Nginx 支援剛剛產生的認證。而且這個配置有最佳實務可以參考，訪問：Mozilla SSL Configuration Generator，這是 Mozilla 搞得一個 HTTPS 設定檔自動產生器，支援 Apache，Nginx 等多種伺服器。按照這個設定檔，選擇 Intermediate 的相容性。這裡產生的設定檔是業界最佳實務和結果，讓 Nginx 開啟了各種增加安全性和效能的參數。

預設設定檔是這樣的：

server {      listen 80 default_server;    listen [::]:80 default_server;    # Redirect all HTTP requests to HTTPS with a 301 Moved Permanently response.    return 301 https://$host$request_uri;}server {      listen 443 ssl http2;    listen [::]:443 ssl http2;    # certs sent to the client in SERVER HELLO are concatenated in ssl_certificate    ssl_certificate /path/to/signed_cert_plus_intermediates;    ssl_certificate_key /path/to/private_key;    ssl_session_timeout 1d;    ssl_session_cache shared:SSL:50m;    ssl_session_tickets off;    # Diffie-Hellman parameter for DHE ciphersuites, recommended 2048 bits    ssl_dhparam /path/to/dhparam.pem;    # intermediate configuration. tweak to your needs.    ssl_protocols TLSv1 TLSv1.1 TLSv1.2;    ssl_ciphers ‘ECDHE-ECDSA-CHACHA20-POLY1305:ECDHE-RSA-CHACHA20-POLY1305:ECDHE-ECDSA-AES128-GCM-SHA256:ECDHE-RSA-AES128-GCM-SHA256:ECDHE-ECDSA-AES256-GCM-SHA384:ECDHE-RSA-AES256-GCM-SHA384:DHE-RSA-AES128-GCM-SHA256:DHE-RSA-AES256-GCM-SHA384:ECDHE-ECDSA-AES128-SHA256:ECDHE-RSA-AES128-SHA256:ECDHE-ECDSA-AES128-SHA:ECDHE-RSA-AES256-SHA384:ECDHE-RSA-AES128-SHA:ECDHE-ECDSA-AES256-SHA384:ECDHE-ECDSA-AES256-SHA:ECDHE-RSA-AES256-SHA:DHE-RSA-AES128-SHA256:DHE-RSA-AES128-SHA:DHE-RSA-AES256-SHA256:DHE-RSA-AES256-SHA:ECDHE-ECDSA-DES-CBC3-SHA:ECDHE-RSA-DES-CBC3-SHA:EDH-RSA-DES-CBC3-SHA:AES128-GCM-SHA256:AES256-GCM-SHA384:AES128-SHA256:AES256-SHA256:AES128-SHA:AES256-SHA:DES-CBC3-SHA:!DSS‘;    ssl_prefer_server_ciphers on;    # HSTS (ngx_http_headers_module is required) (15768000 seconds = 6 months)    add_header Strict-Transport-Security max-age=15768000;    # OCSP Stapling ---    # fetch OCSP records from URL in ssl_certificate and cache them    ssl_stapling on;    ssl_stapling_verify on;    ## verify chain of trust of OCSP response using Root CA and Intermediate certs    ssl_trusted_certificate /path/to/root_CA_cert_plus_intermediates;    resolver <IP DNS resolver>;    ....}

請根據自己的服務配置修改和新增內容，重點只需要關注6行：

server {      listen 443 ssl http2;    ....    ssl_certificate /etc/letsencrypt/live/example.com/fullchain.pem;    ssl_certificate_key /etc/letsencrypt/live/example.com/privkey.pem;    ssl_dhparam /etc/nginx/ssl/dhparam.pem;    ssl_trusted_certificate /etc/letsencrypt/live/example.com/root_ca_cert_plus_intermediates;    resolver <IP DNS resolver>;    ....}

這6行中，部分檔案還不存在，逐個說明。

首先是第一行 listen 443 ssl http2;  作用是啟用 Nginx 的 ngxhttpv2_module 模組 支援 HTTP2，Nginx 版本需要高於 1.9.5，且編譯時間需要設定 --with-http_v2_module 。Arch Linux 的 Nginx 安裝包中已經編譯了這個模組，可以直接使用。如果你的 Linux 發行版本中的 Nginx 並不支援這個模組，可以自行 Google 如何加上。

ssl_certificate 和 ssl_certificate_key ，分別對應 fullchain.pem 和 privkey.pem，這2個檔案是之前就產生好的認證和密鑰。

ssl_dhparam 通過下面命令產生：

$ sudo mkdir /etc/nginx/ssl$ sudo openssl dhparam -out /etc/nginx/ssl/dhparam.pem 2048

（可選）ssl_trusted_certificate 需要下載 Let‘s Encrypt 的 Root Certificates，不過根據Nginx 官方文檔 所說，ssl_certificate 如果已經包含了 intermediates 就不再需要提供 ssltrustedcertificate 了。這一步可以省略：

$ cd /etc/letsencrypt/live/example.com$ sudo wget https://letsencrypt.org/certs/isrgrootx1.pem$ sudo mv isrgrootx1.pem root.pem$ sudo cat root.pem chain.pem > root_ca_cert_plus_intermediates

resolver 的作用是 “resolve names of upstream servers into addresses”， 在這個配置中，resolver 是用來解析 OCSP 服務器的網域名稱的，建議填寫你的 VPS 供應商的 DNS 伺服器，例如我的 VPN 在 Linode，DNS伺服器填寫：

resolver 106.187.90.5 106.187.93.5;

Nginx 配置完成後，重啟後，用瀏覽器測試是否一切正常。

$ sudo systemctl restart nginx

這時候你的網站應該預設強制使用了 HTTPS，並且瀏覽器地址欄左邊會有綠色的小鎖：

自動化定期更新認證

Let‘s Encrypt 認證有效期間是3個月，我們可以通過 certbot 來自動化續期。

在 Arch Linux 上，我們通過 systemd 來自動執行認證續期任務。

$ sudo vim /etc/systemd/system/letsencrypt.service

[Unit]Description=Let‘s Encrypt renewal[Service]Type=oneshot  ExecStart=/usr/bin/letsencrypt renew  ExecStartPost=/bin/systemctl reload nginx.service  

然後增加一個 systemd timer 來觸發這個服務：

$ sudo vim /etc/systemd/system/letsencrypt.timer

[Unit]Description=Monthly renewal of Let‘s Encrypt‘s certificates[Timer]OnCalendar=daily  Persistent=true[Install]WantedBy=timers.target  

啟用服務，開啟 timer：

$ sudo systemctl enable letsencrypt.service$ sudo systemctl start letsencrypt.timer

在其他 Linux 發行版本中，可以使用 crontab 來設定定時任務，自行 Google 吧。

用專業線上工具測試你的伺服器 SSL 安全性

Qualys SSL Labs 提供了全面的 SSL 安全性測試，填寫你的網站網域名稱，給自己的 HTTPS 配置打個分。

如果你完全按照我上面教程配置，遵循了最佳實務，你應該和我一樣得分是 A+

這意味著你啟用了HTTPS，現在足夠的安全，並且使用了最新技術，保證了效能。

為自己鼓個掌。 (??????)??

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