nginx配置ssl加密(单双向认证、部分https)

nginx下配置ssl本来是很简单的,无论是去认证中心买SSL安全证书还是自签署证书,但最近公司OA的一个需求,得以有个机会实际折腾一番。一开始采用的是全站加密,所有访问http:80的请求强制转换(rewrite)到https,后来自动化测试结果说响应速度太慢,https比http慢慢30倍,心想怎么可能,鬼知道他们怎么测的。所以就试了一下部分页面https(不能只针对某类动态请求才加密)和双向认证。下面分节介绍。

默认nginx是没有安装ssl模块的,需要编译安装nginx时加入--with-http_ssl_module选项。

关于SSL/TLS原理请参考 这里,如果你只是想测试或者自签发ssl证书,参考 这里

提示:nignx到后端服务器由于一般是内网,所以不加密。

1. 全站ssl

全站做ssl是最常见的一个使用场景,默认端口443,而且一般是单向认证。

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server {
listen 443;
server_name example.com;
root /apps/www;
index index.html index.htm;
ssl on;
ssl_certificate ../SSL/ittest.pem;
ssl_certificate_key ../SSL/ittest.key;
# ssl_protocols SSLv3 TLSv1 TLSv1.1 TLSv1.2;
# ssl_ciphers ALL:!ADH:!EXPORT56:RC4+RSA:+HIGH:+MEDIUM:+LOW:+SSLv2:+EXP;
# ssl_prefer_server_ciphers on;
}

如果想把http的请求强制转到https的话:

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server {
listen 80;
server_name example.me;
rewrite ^ https://$server_name$request_uri? permanent;
### 使用return的效率会更高
# return 301 https://$server_name$request_uri;
}

ssl_certificate证书其实是个公钥,它会被发送到连接服务器的每个客户端,ssl_certificate_key私钥是用来解密的,所以它的权限要得到保护但nginx的主进程能够读取。当然私钥和证书可以放在一个证书文件中,这种方式也只有公钥证书才发送到client。

ssl_protocols指令用于启动特定的加密协议,nginx在1.1.13和1.0.12版本后默认是ssl_protocols SSLv3 TLSv1 TLSv1.1 TLSv1.2,TLSv1.1与TLSv1.2要确保OpenSSL >= 1.0.1 ,SSLv3 现在还有很多地方在用但有不少被攻击的漏洞。

ssl_ciphers选择加密套件,不同的浏览器所支持的套件(和顺序)可能会不同。这里指定的是OpenSSL库能够识别的写法,你可以通过 openssl -v cipher 'RC4:HIGH:!aNULL:!MD5'(后面是你所指定的套件加密算法) 来看所支持算法。

ssl_prefer_server_ciphers on设置协商加密算法时,优先使用我们服务端的加密套件,而不是客户端浏览器的加密套件。

https优化参数

  • ssl_session_cache shared:SSL:10m; : 设置ssl/tls会话缓存的类型和大小。如果设置了这个参数一般是sharedbuildin可能会参数内存碎片,默认是none,和off差不多,停用缓存。如shared:SSL:10m表示我所有的nginx工作进程共享ssl会话缓存,官网介绍说1M可以存放约4000个sessions。 详细参考serverfault上的问答ssl_session_cache
  • ssl_session_timeout : 客户端可以重用会话缓存中ssl参数的过期时间,内网系统默认5分钟太短了,可以设成30m即30分钟甚至4h

设置较长的keepalive_timeout也可以减少请求ssl会话协商的开销,但同时得考虑线程的并发数了。

提示:在生成证书请求csr文件时,如果输入了密码,nginx每次启动时都会提示输入这个密码,可以使用私钥来生成解密后的key来代替,效果是一样的,达到免密码重启的效果:

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openssl rsa -in ittest.key -out ittest_unsecure.key

导入证书

如果你是找一个知名的ssl证书颁发机构如VeriSign、Wosign、StartSSL签发的证书,浏览器已经内置并信任了这些根证书,如果你是自建C或获得二级CA授权,都需要将CA证书添加到浏览器,这样在访问站点时才不会显示不安全连接。各个浏览的添加方法不在本文探讨范围内。

2. 部分页面ssl

一个站点并不是所有信息都是非常机密的,如网上商城,一般的商品浏览可以不通过https,而用户登录以及支付的时候就强制经过https传输,这样用户访问速度和安全性都得到兼顾。

但是请注意不要理解错了,是对页面加密而不能针对某个请求加密,一个页面或地址栏的URL一般会发起许多请求的,包括css/png/js等静态文件和动态的java或php请求,所以要加密的内容包含页面内的其它资源文件,否则就会出现http与https内容混合的问题。在http页面混有https内容时,页面排版不会发生乱排现象;在https页面中包含以http方式引入的图片、js等资源时,浏览器为了安全起见会阻止加载。

下面是只对example.com/account/login登录页面进行加密的栗子:

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root /apps/www;
index index.html index.htm;
server {
listen 80;
server_name example.com;
location ^~ /account/login {
rewrite ^ https://$server_name:443$request_uri? permanent;
}
location / {
proxy_pass http://localhost:8080;
### Set headers ####
proxy_set_header Host $host;
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
proxy_redirect off;
}
}
server {
listen 443 ssl;
server_name example.com;
ssl on;
ssl_certificate ../SSL/ittest.pem;
ssl_certificate_key ../SSL/ittest.key;
ssl_protocols SSLv3 TLSv1 TLSv1.1 TLSv1.2;
ssl_ciphers ALL:!ADH:!EXPORT56:RC4+RSA:+HIGH:+MEDIUM:+LOW:+SSLv2:+EXP;
ssl_prefer_server_ciphers on;
location ^~ /account/login {
proxy_pass http://localhost:8080;
proxy_set_header Host $host;
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
proxy_redirect off;
### Most PHP, Python, Rails, Java App can use this header -> https ###
proxy_set_header X-Forwarded-Proto $scheme;
}
location / {
rewrite ^ http://$server_name$request_uri? permanent;
}
}

关于rewrite与location的写法参考这里。当浏览器访问http://example.com/account/login.xx时,被301到https://example.com/account/login.xx,在这个ssl加密的虚拟主机里也匹配到/account/login,反向代理到后端服务器,后面的传输过程是没有https的。这个login.xx页面下的其它资源也是经过https请求nginx的,登录成功后跳转到首页时的链接使用http,这个可能需要开发代码里面控制。

  • 上面配置中使用了proxy_set_header X-Forwarded-Proto $scheme,在jsp页面使用request.getScheme()得到的是https 。如果不把请求的$scheme协议设置在header里,后端jsp页面会一直认为是http,将导致响应异常。
  • ssl配置块还有个与不加密的80端口类似的location /,它的作用是当用户直接通过https访问首页时,自动跳转到不加密端口,你可以去掉它允许用户这样做。

3. 实现双向ssl认证

上面的两种配置都是去认证被访问的站点域名是否真实可信,并对传输过程加密,但服务器端并没有认证客户端是否可信。(实际上除非特别重要的场景,也没必要去认证访问者,除非像银行U盾这样的情况)

要实现双向认证HTTPS,nginx服务器上必须导入CA证书(根证书/中间级证书),因为现在是由服务器端通过CA去验证客户端的信息。还有必须在申请服务器证书的同时,用同样的方法生成客户证书。取得客户证书后,还要将它转换成浏览器识别的格式(大部分浏览器都认识PKCS12格式):

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openssl pkcs12 -export -clcerts -in client.crt -inkey client.key -out client.p12

然后把这个client.p12发给你相信的人,让它导入到浏览器中,访问站点建立连接的时候nginx会要求客户端把这个证书发给自己验证,如果没有这个证书就拒绝访问。

同时别忘了在 nginx.conf 里配置信任的CA:(如果是二级CA,请把根CA放在后面,形成CA证书链)

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proxy_ignore_client_abort on
ssl on;
...
ssl_verify_client on;
ssl_verify_depth 2;
ssl_client_certificate ../SSL/ca-chain.pem;
# 在双向location下加入:
proxy_set_header X-SSL-Client-Cert $ssl_client_cert;

拓展:使用geo模块

nginx默认安装了一个ngx_http_geo_module,这个geo模块可以根据客户端IP来创建变量的值,用在如来自172.29.73.0/24段的IP访问login时使用双向认证,其它段使用一般的单向认证。

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geo $duplexing_user {
default 1;
include geo.conf; # 注意在0.6.7版本以后,include是相对于nginx.conf所在目录而言的
}

语法 geo [$address] $variable { … },位于http段,默认地址是$reoute_addr,假设 conf/geo.conf 内容:

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127.0.0.1/32 LOCAL; # 本地
172.29.73.23/32 SEAN; # 某个IP
172.29.73.0/24 1; # IP段,可以按国家或地域定义后面的不同的值

需要配置另外一个虚拟主机server{ssl 445},里面使用上面双向认证的写法,然后在80或443里使用变量$duplexing_user去判断,如果为1就rewrite到445,否则rewrite到443。具体用法可以参考nginx geo使用方法

参考