Nginx学习笔记（十）如何配置HTTPS协议？（公网）

- 一、简介
- 二、SSL 证书类型介绍
- 三、公网 SSL 证书
- - 3.1 证书管理工具
  - 3.2 下载安装 acme.sh
  - 3.3 申请并下载证书
  - - 报错1：没有指定账号
    - 报错2：DNS无法解析的域名
    - 报错3：无效的响应 404
  - 3.4 配置 Nginx
  - 3.5 证书过期刷新
- 四、补充
- - 4.1 同一域名的不同端口，可以共用一个SSL证书吗？
  - 4.2 Nginx 转发 403 问题

一、简介

HTTPS 是通过 SSL 证书 加密传输 的 HTTP 协议。可以通过 Nginx、Apache 等中间件进行接收和转发，这里我们主要介绍 Nginx 中间件的配置方式。

通过 Nginx 配置 HTTPS 协议，分为两步：

服务器需要先下载好 SSL 证书；
在 Nginx 配置好 SSL 证书的相关信息即可。

在了解清楚这些内容之后，我们就可以开始实战操作了。

二、SSL 证书类型介绍

HTTPS 协议的 SSL 证书根据 验证级别 可以分为三种：

DV（Domain Validation） 证书：这种证书仅需验证申请者的域名所有权，无需对网站的实际运行者或组织进行身份验证。它是 最基本 的整数类型，适用于个人、小型企业。
OV（Organization Validation） 证书：这种证书在 DV 证书的基础上增加了对申请者组织身份的验证。它 需要验证申请者的公司存在并且有效地拥有该域名，适用于中型企业。
EV（Extended Validation） 证书：这种证书提供 最高级别 的验证，包括 对申请者的身份、组织和域名的全面审核。EV证书通常用于需要高安全性和信任度的网站，如银行和金融机构，适用于高要求企业。

除此之外，SSL 证书还可以分为 公网、内网 两种：

公网证书： 要求必须公网可访问，并且需要通过例如在服务器创建一个指定文件，在公网的对应路径下要能正常访问。
内网证书： 不需要进行验证，可以直接使用。

本片文章我们主要介绍公网环境的 SSL 证书。

补充： HTTPS 的 SSL 证书不仅仅只支持域名，还可以支持 IP 形式的 HTTPS 协议哟。

三、公网 SSL 证书

3.1 证书管理工具

上面介绍了证书的各种类型，本文我们主要展示如何下载并配置免费的 Let’s Encrypt 网站颁发的 DV证书，网站地址如下：（证书有效期仅有三个月）

Let’s Encrypt： https://letsencrypt.org/zh-cn/

这里我们只是展示一下官网的地址，实际的证书下载操作并不能直接去官网操作。我们可以选择多种 客户端工具 来与 Let’s Encrypt 进行交互，常见的有以下三种：

acme-tiny：是一个由 Python 编写的证书申请脚本。

开源地址：https://gitcode.com/diafygi/acme-tiny/overview
acme.sh：是一个由 Shell 编写的证书申请脚本。

开源地址：https://github.com/acmesh-official/acme.sh
Certbot：是一款比较齐全的证书管理工具。

官方地址：https://certbot.eff.org/

这里我们主要使用 acme.sh 来进行证书管理，因为它比较轻量级，而且操作简单。

补充： 可能有小伙伴发现了，为什么前两个工具都命名为 acme，什么是 acme？

ACME协议 是由 Let’s Encrypt 组织开发的一种 通信协议，主要 用于服务器和证书颁发机构(CA)之间的交互。它的主要目标是简化SSL/TLS证书的申请、验证和管理流程。通过ACME协议，开发者可以构建自动化的证书管理工具，使得普通用户也能轻松获取并更新安全的数字证书。

3.2 下载安装 acme.sh

先来到家目录下：

cd ~

执行如下命令，下载并安装 acme.sh：

curl https://get.acme.sh | sh -s email=my@example.com

如果出现网络问题：

0curl: (6) Could not resolve host: raw.githubusercontent.com
0curl: (7) Failed connect to raw.githubusercontent.com:443; 拒绝连接

可以执行如下命令：

git clone https://gitee.com/neilpang/acme.sh.git
cd acme.sh
./acme.sh --install -m my@test.com

注意： 这里不要再用官方的 my@example.com 了，这个邮箱已经被禁用了，后面会报错的：

在这里插入图片描述

执行结果如下，说明安装成功了：

如果是通过 git clone 的方式安装的，此时可以删除克隆下来的文件了。

cd ~
rm -rf acme.sh

安装之后，会在 ~ 家目录创建一个 .acme.sh 文件夹，如下所示：

.acme.sh 文件夹中的内容如下：

3.3 申请并下载证书

执行如下命令，通过提交 域名、webroot 来申请并下载证书：

sh /root/.acme.sh/acme.sh --issue -d 23jw3585ev35.vicp.fun  --webroot  /data/webroot --server letsencrypt

23jw3585ev35.vicp.fun：由于没有域名，这是我通过 花生壳 工具用 内网穿透 做的临时域名，仅用于测试，实际环境中可以使用自己的域名。
--server letsencrypt：告诉 acme.sh 客户端将所有的证书请求都发送到 Let’s Encrypt 的服务器进行处理。
如果需要配置多个域名共用一个证书，可以添加多个 -d 域名 的配置。

这里可能会出现各种报错，在了解这些报错之前，我们需要先了解一下 DV 证书申请包含了哪些过程，因为 我们的报错点都是可以在这些过程中找到出处 的：

过程1，验证当前账号信息： 判断当前账号是否存在，不存在则自动注册。
过程2，验证域名是否可以被DNS正常解析： 如果无法正常解析，则报错。
过程3，验证域名下新生成的文件是否可以正常访问： acme.sh 会在 webroot 路径下随机生成一个文件，然后尝试通过域名访问，并核验文件内容，从而确认域名是否为当前服务器所有。

以上三点 全部验证通过 之后，才可以正常颁发并下载证书。

成功申请并下载证书的结果如下：

在这里插入图片描述

下面列举一下小编在申请证书过程中遇到的几种报错场景：

报错1：没有指定账号

对应过程1：验证当前账号信息。如果之前注册的时候没有指定邮箱，这里执行之后会报错如下：

Please update your account with an email address first.

请先用邮箱注册一个账号。

在这里插入图片描述

我们根据提示执行如下命令，注册一个邮箱地址上去即可

acme.sh --register-account -m my@test.com

执行结果如下：

在这里插入图片描述

再次执行上面的命令即可。

报错2：DNS无法解析的域名

对应过程2：验证域名是否可以被DNS正常解析。如果当前申请证书的域名不存在、没有注册，就会报错：

www.domain123.cn:Verify error:DNS problem: NXDOMAIN looking up A for www.domain123.cn - check that a DNS record exists for this domain; DNS problem: NXDOMAIN looking up AAAA for www.domain123.cn - check that a DNS record exists for this domain

www.domain123.cn域名解析失败，域名的 A记录（用于将域名指向IPv4）和 AAAA记录（用于将域名指向IPv6）没有找到。

在这里插入图片描述

报错3：无效的响应 404

对应过程3：验证域名下新生成的文件是否可以正常访问。如果当前的域名存在，但是脚本新创建的测试文件无法被正常映射出去的话，就会报错：

www.myweb.cn:Verify error:170.33.13.246: Invalid response from http://www.myweb.cn/.well-known/acme-challenge/tgvilsyFFlCql3VnyC51rHmGoirf6l9mMPMHiTgmfVI: 404

www.myweb.cn 验证失败，文件路径不存在：404。
日志中的 Pending, The CA is processing your order, please just wait. (2/30) 就是为了防止网络延迟导致没有访问新生成的文件而重试。

在这里插入图片描述

3.4 配置 Nginx

HTTPS 协议默认使用 443 端口，nginx.conf 中相关的配置内容如下：

http {
	server {
        listen       443 ssl; # https默认为443端口，当然也可以用任何端口。后面ssl用于告诉Nginx在指定的端口上启用SSL/TLS加密
        server_name  example.com; # 你网站的域名（查看说明1）
        
        # 下面输入证书和私钥的地址
        ssl_certificate      certs/my_cert.crt; # 证书（查看说明2）
        ssl_certificate_key  certs/my_cert.key; # 证书对应的私钥文件（查看说明3）
        
        ssl_session_cache    shared:SSL:1m; # 可选配置，设置了 SSL 会话缓存的类型和大小。（具体查看说明5）
        ssl_session_timeout  5m; # 可选配置，设置了 SSL 会话缓存的超时时间为 5 分钟。

        ssl_ciphers ECDHE-RSA-AES128-GCM-SHA256:ECDHE:ECDH:AES:HIGH:!NULL:!aNULL:!MD5:!ADH:!RC4; # 可选配置， 指定了 SSL/TLS 握手过程中允许使用的加密算法的优先级顺序。（具体查看说明7）
        ssl_protocols TLSv1.1 TLSv1.2 TLSv1.3; # 可选配置，指定了允许使用的 SSL/TLS 协议版本。（具体查看说明8）
        ssl_prefer_server_ciphers  on; # 可选配置（具体查看说明9）

        # 指定 webroot 路径
        location / {
            root /data/webroot/;
            access_log   /data/httplogs/root/access.log main;
            error_log    /data/weblogs/root/error.log;
        }
	}
}

配置说明：

server_name：域名配置，需要和申请SSL证书的域名保持一致。
ssl_certificate：证书文件，包含：服务器的公钥、服务器信息、证书办法机构（CA）的数字签名。可以是 .pem 格式，也可以是 .cer 或 .crt 格式的文件。（.cer和.crt格式除了名称没有区别）
ssl_certificate_key：私钥文件，包含证书文件中公钥相对应的私钥，用于对数据进行解密和签名操作，必须严格保密。可以是 .pem 格式，也可以是 .key 格式的文件。
.pem 格式和 .crt/.cer 格式有什么区别？
- SSL 证书的 PEM 和 CRT/CER 格式都是用于存放证书文件的公钥，有一些区别，但是 大多数情况下可以互换使用。
ssl_session_cache：设置了 SSL 会话缓存的类型和大小。启用 SSL 会话缓存可以提高性能，因为它允许客户端在后续连接中重用之前协商的会话参数，避免了重复进行完整的 SSL/TLS 握手过程。
- shared：表示在所有工作进程之间共享缓存。
- SSL：是缓存的名称。
- 1m：表示缓存的最大限制为1M。
ssl_session_timeout：设置 SSL 会话缓存的超时时间，5m 表示5分钟后过期。
ssl_ciphers：设置 SSL/TLS 握手过程中允许使用的加密算法的优先级顺序，优先级从高到低排列。
- 建议禁用一些不安全的算法（如 NULL、aNULL、MD5、ADH、RC4等）。
ssl_protocols：设置允许使用的 SSL/TLS 协议版本。
- 建议只启用安全的版本协议，如 TLSv1.1、TLSv1.2、TLSv1.3。
- 禁用不安全的版本协议，如：SSL v2、SSL v3。
ssl_prefer_server_ciphers：设置 SSL/TLS 握手过程中，优先使用服务器端指定的加密算法，而不是客户端提供的加密算法。这样可以确保使用更安全的加密算法。

3.5 证书过期刷新

我们只需要重新执行申请证书的命令，就可以查看证书的过期时间：

sh /root/.acme.sh/acme.sh --issue -d 23jw3585ev35.vicp.fun  --webroot  /data/webroot --server letsencrypt

23jw3585ev35.vicp.fun：由于没有域名，这是我通过 花生壳 工具用 内网穿透 做的临时域名，仅用于测试，实际环境中可以使用自己的域名。
--server letsencrypt：告诉 acme.sh 客户端将所有的证书请求都发送到 Let’s Encrypt 的服务器进行处理。

再次执行即可看到证书过期时间：

在这里插入图片描述

可以通过增加 --force 强制刷新刷新证书：

sh /root/.acme.sh/acme.sh --issue -d 23jw3585ev35.vicp.fun  --webroot  /data/webroot --server letsencrypt

执行结果如下所示：

在这里插入图片描述

四、补充

4.1 同一域名的不同端口，可以共用一个SSL证书吗？

可以的。 SSL 证书是基于域名颁发的，而不是基于端口号。具体配置方式如下所示：

server {
    listen 443 ssl;
    server_name example.com;
    ssl_certificate /path/to/certificate.crt;
    ssl_certificate_key /path/to/private.key;
    ...
}

server {
    listen 8443 ssl;
    server_name example.com;
    ssl_certificate /path/to/certificate.crt;
    ssl_certificate_key /path/to/private.key;
    ...
}