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SSL证书与Https应用部署小结  

2012-02-17 21:45:24|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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为了提高网站的安全性,一般会在比较敏感的部分页面采用https传输,比如注册、登录、控制台等。像Gmail、网银等全部采用https传输。
https/ssl 主要起到两个作用:网站认证、内容加密传输和数据一致性。经CA签发的证书才起到认证可信的作用,所有有效证书均可以起到加密传输的作用。


浏览器与SSL证书
SSL应用部署小结 - hanguokai - 韩国恺的博客
上图是IE和Chrome上对https的不同表现。

SSL最主要应用是在浏览器和Web服务器之间,尽管不限于此。当然,安全本身是重要的内在属性。但在表面上看,部署SSL 就是为了让用户浏览器里看起来更安全一些,以增加用户的信任感。所以很多企业更把它当作门面,而签发机构也为此卖高价,尤其是国内的价格明显高于国外的。

实际上SSL证书也可以做客户端认证,用户拥有自己特有的证书,用它可以证明自己的身份,当然也就用不着用户名和密码了。但这种用的很少,一般web服务器也不支持。

内容加密传输更安全,如果只是为了加密,使用自签发的证书也可以,但浏览器无法验证证书,所以会给出一个非常吓人的警告,所以自签发证书不适合给外人使用,只适合内部使用,把这个证书 加入到自己的信任列表或忽略证书验证即可,以后就不会继续拦截了。

证书需要被少数一级或二级 CA 认证才有效。计算机安全中的信任就是一个信任链的关系,信任链最顶端的被称为根证书。
自签发的证书在技术上是完全一样的,仅用于加密传输是没问题的。但是不能被外人信任,所以一般仅用于内部使用。除了自签发不被信任,如果证书过期、已被吊销或者非证书所代表的域名也都是不被信任的,导致证书验证出错。

用于网站的证书需要被大众信任,所以不能自签发的证书,那就申请(购买)一个吧。


申请证书

1.证书类别
按证书包含域名数量分为:
  • 单域名:只针对这个域名有效,不能用在其它域名下。
  • 多域名:只针对列出的多个域名有效。
  • 通配符域名(wildcard):对任意子域名有小,显示的是 *.example.com。
注意:SSL所说的单个域名是一个完整的域名,一个子域名就算一个,而非一个顶级域名。
如果网站有很多子域名,只需要申请真正需要的域名证书。

按验证的类别分:
  • 域名认证(Domain Validation):认证你的域名所有权和网站,申请验证简单,几分钟即可。
  • 组织机构认证(Organization Validation):认证的域名和公司信息,需要提交公司资料认证。
  • 扩展认证(Extended Validation,简称EV):这种证书会在浏览器中出现“很明显”的绿色地址栏,给用户的可信度最高。有安全评估保证。
个人或小站点可用一类或二类,企业一般用二类认证,少数企业会用到EV认证。

2. 证书价格
看了看网上SSL证书的价格,便宜的一般都是10美元左右一个子域名/每年,按不同类别、不同品牌等价格在几十美元到几百美元一年。比如能显示绿色地址栏的EV证书和通配符证书贵一些。国内自己的或代理的,比国外贵不少,动辄几千元。其实就是由可信源认证了一下,类似于办证,用起来没什么差别,并非越贵越好。

3. 签发机构(“卖家”)

SSL应用部署小结 - hanguokai - 韩国恺的博客
国外常见的SSL提供商有:Thawte,Go Daddy,VeriSign,RapidSSL,GeoTrust(QuickSSL),StartSSL,Comodo。
StartSSL、Go Daddy的比较便宜,GeoTrust、Comodo的价格适中,Thawte和VeriSign的价格较贵

VeriSign现在归属赛门铁克,在国内是由天威诚信代理的。世界真小,天威诚信就在我很多年以前的东家(启明星辰)大楼里,地下一层是他们的机房,我还进去过一次。

4. 免费的StartSSL
唯一免费的是StartSSL,其它的一般只提供30免费试用。

StartSSL 提供的免费证书是一类的、仅对域名和email进行验证,不对组织做验证(也就是面向自然人的,非面向组织机构的),不过
仅作为域名验证和数据加密也够了,并且浏览器也认它,一般人也不会去看你的证书级别。适合个人和初创网站使用,以后有钱了再申请个收费的替换即可。

我很顺利地申请到了免费的StartSSL证书,分别用在两个子域上。

最后,证书签发给你后,最主要是保护好私钥证书,这个丢失或泄漏就完了。因为如果被别人利用也就毫无安全性了,需要向证书签发机构申请撤销证书并申请新的证书,这当然也是要收费的。


应用规划、配置和调整
并不是说有了SSL证书就没事了,还要考虑应用中的使用问题,需要规划、服务器配置、应用调整等多个环节。

SSL比 http 要消耗更多cpu资源(主要是在建立连接的阶段,之后还要对内容加密),所以对一般网站,只需要对部分地方采用https,大部分开放内容是没必要的,具体取决于你的业务要求。比如对于很多安全要求较低的网站,完全不用https也是可接受的。

某些页面是同时支持 http 和 https ,还是只支持 https、强制 https?
同时支持就是用户用什么协议访问都可以,那么用户的请求主要就是由页面本身的链接引导来的,因为一般用户不会自己特意去修改地址栏的。
一般我们的网站可以做成同时支持http和https,都可以访问。但是这就容易有后面说的混合内容或混合脚本的问题。

还可以规划为部分页面支持 https,一般公开页面不用https,只是将部分地方的链接改为 https 就可以了。专门期望以 https 访问的页面中,引用的绝对URL可以明确的使用 https链接。

是否强制 https ?对于安全性高的网站或网站中的部分页面,可以强制使用https访问, 即使用户在地址栏里手工把 https 改为 http, 也会被自动重定向回 https 上。比如可以通过配置web服务器 rewrite 规则将这些 http url 自动重定向到对应的 https url 上(这样维护比较简单),而不用改应用

解决混合内容问题(http和https)

混合内容是指:在https的页面中混合了非https的资源请求,比如图片、css、js 等等。如果是混合了非 https 的 js 代码,则被称为混合脚本。
混合内容的危害:如果只是混合了不安全的图片和css,那么受中间人攻击篡改,一般只会影响页面的显示,危害相对小一点。如果是混合了不安全的 js 代码,则这个不安全的 js 可以完全访问和修改页面中的任何内容,这是非常危险的。

另请参看,Chrome对混合脚本危害的说明与提示:Trying to end mixed scripting vulnerabilities

所以,只有页面本身和所有引用的资源都是 https 的浏览器才认为是安全的,只要其中引用了非安全资源(即使图片),浏览器都会给出不安全的提示,特别是有 js 的情况。如果浏览器提示不安全,那样我们就达不到原来目的了。我们费了半天功夫去申请 SSL 证书,配置Web服务器,最后如果因为混合内容而前功尽弃就太糟了。咱继续努力吧,想办法让所有引用资源都是安全的。

理论上,混合了第三方的内容,即使是SSL的第三方内容也不是很好。因为用户信任的是你,而不是第三方,即使第三方也支持https,但你能保证第三方就绝对安全吗。不引用任何第三方才是绝对安全的,但这样太严格了,安全其实也是一个 tradeoff 的问题,需要考虑很多方面的平衡。还好,起码现在浏览器认为已经是安全的了。

引用第三方文件的问题(如 CDN 分发的文件)

简单地说,这个问题要么有第三方提供 https 支持,要么不用它(用自己本地的)。

一般我们会引用由 CDN 分发的文件,比如某个 js 库文件,而不用访问自己网站上的,这样借助 CDN 网络可以加快速度,这当然很好。
但是,如果我们在页面中使用绝对 URL 直接引用这个文件就无法自动使用 https 了!出现了混合协议内容,浏览器又该“变脸”了。

当SSL 遇上CDN 或 其它第三方文件就有点麻烦,因为很多CDN还不支持SSL。如果支持 https 的话就可以直接用 https 的绝对URL了,即使是同时支持http 和 https 的页面,这样做也不算太浪费,起码解决了问题。

因为CDN的云文件提供者,一般为每个cdn用户创建一个单独的子域名来使用,这样的话,CDN提供者要想支持 https 就必须支持所有可能的子域名,因此要求CDN提供方使用那种通配符子域名的证书。

相对 URL、绝对 URL 与 只缺协议的URL(Protocol Relative URL)
相对路径比较简单,自动匹配用户请求的 http 或 https 协议。

但是绝对 url 则不成,因为绝对 url 已经明确地写上了协议: http://www.example.com/jquery.js 。
这个问题还有一个办法解决,你一定没见过这种形式: //www.example.com/jquery.js
哈哈,一个缺少协议的URL(实际上还算是相对URL),这种形式可以在浏览器中被正确补充上合适的协议!很多人都用这种方法。
但是,这里有点小问题,IE7 和 IE8 处理这种缺少协议的URL的css 文件时,同一个css文件会下载两次,详见Steve的文章 。

JS 自动判断当前协议
现在我们经常用 js 来加载其它 js 文件或 其它别的文件,如果是请求是相对URL则没问题,如果是绝对URL怎么办?
其实 js 脚本可以这样:document.location.protocol 等于 'http:' 还是 'https:' 来判断。例如在 Google Analytics 的嵌入代码中:
ga.src = ('https:' == document.location.protocol ? 'https://ssl' : 'http://www') + '.google-analytics.com/ga.js';

应用程序中如何判断访问协议
对于动态页面,如 jsp、php等,也是可以动态判断当前是否使用了 https 协议的。所以应用可以根据动态判断,来生成不同的引用 URL。这样虽然有点麻烦,但也算是解决了自动识别协议的问题,当然相对路径总是不需要处理的。
比如在 jsp 中:
  • request.isSecure() 为true 表示当前为 https ,false表示 http 访问
  • request.getScheme() 返回字符串 https 或 http
注意,如果 tomcat 部署在其它web服务器代理的后面,需要正确配置好才能返回正确结果,见本文最后一部分。

同源策略的问题
最后提醒一点:http 和 https是不同源的!即使后面的内容都一样。所以 ajax 发请求的时候要使用正确协议的绝对URL才行。
相对URL的 ajax 请求没关系。


Nginx 配置
小结一下 Nginx 配置SSL注意的问题,详细安装配置内容请参考其它资料,如官方 SSL模块 和 https配置文档
1. 首先检查一下是否已安装了 SSL模块,因为默认是不包含的。

用 nginx -V 命令检查一下。如果没有ssl模块则需要重新安装(建议升级到最新版本),注意安装时加上ssl 选项:
./configure --with-http_ssl_module

另外,nginx需要依赖 openssl 提供ssl支持,这个也要有。

2. nginx.conf 中的典型配置示例
listen     80;
listen    443 ssl;
ssl_certificate      cert.pem; #修改具体文件
ssl_certificate_key  ssl.key; #修改具体文件

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

ssl_protocols  SSLv2 SSLv3 TLSv1;
ssl_ciphers  ALL:!ADH:!EXPORT56:RC4+RSA:+HIGH:+MEDIUM:+LOW:+SSLv2:+EXP;
ssl_prefer_server_ciphers   on;

上面第2-4项是关键。这些配置放在 server 块就可以对其中的所有 location 生效了,并且同时支持 http 和 https 。或者把 http 和 https 分开配置也很常见。

3. 合并证书配置文件
和Apache配置不同,Nginx需要将服务器证书和ca证书链合并到一个文件中,作为 ssl_certificate 配置的内容。
例如,按照证书链从下向上的顺序,我有三个证书:
  1. ssl.crt(自己域名的服务器证书)
  2. sub.class1.server.ca.pem(startssl 的一类证书)
  3. ca.pem(startssl 的根证书)
把它们的内容按顺序连接到的一个文件中,每个内容另起一行,中间没有空行或空格。

4. 避免启动时输入密码
配好之后,启动nginx 要你输入密钥的密码。这是因为 ssl_certificate_key 配置对应的文件(也就是 startssl 给你的私钥文件)内容是加密的,需要输入你创建这个时设置的密码才能解密。这样私钥虽然很安全,但是每次重启服务都要输入一次密码也太麻烦了。其实,只要证书改为解密了的内容,就可以避免每次输入密码。用如下命令即可:
openssl rsa -in ssl.key -out newssl.key  输入密码,就生成了解密后的私钥内容,使用这个就OK了。

但是就像前面说的,一定要在服务器上保护好它,例如:
chmod 400 ssl.key (仅root可读)

5. 优化SSL配置
SSL 很消耗 CPU 资源,尤其是在建立连接的握手阶段。一是通过开启 keepalive 可以重用连接。二是可以重用和共享ssl session,见上面ssl_session相关配置。



独立Tomcat+SSL
Tomcat 是很常见的 Java应用服务器,当然也可以作为独立的 Web服务器,所有用户请求直接访问 tomcat。

如果 Tomcat 作为独立的Web服务器,那么就需要配置Tomcat就可以了,文档参考这里 和 这个。主要是配置存放证书的 Keystore 和 连接器Connector。

Java的keystore
keystore 是 Java 中专用并内置的一个类似于 openssl 的工具,一个 keystore 文件就是一个“保险箱”(database),专门存放证书和密钥,和相关的管理功能:生成自签发的证书、密钥、导入导出等。可以通过 keytool 命令或 Java api 交互。
利用keytool 命令将你的证书导入进去。

Tomcat中Connector
tomcat中有三种 Connector 实现:block、nio 和 APR。前两者使用Java SSL(这需要 keystore 的配置 ),APR使用OpenSSL(不需要用keystore,直接指定证书),配置略有不同。



Nginx+Tomcat+SSL
实际上,规模的网站都有很多台Web服务器和应用服务器组成,用户的请求可能是经由 Varnish、HAProxy、Nginx之后才到应用服务器,中间有好几层。而中小规模的典型部署常见的是 Nginx+Tomcat 这种两层配置,而Tomcat 会多于一台,Nginx 作为静态文件处理和负载均衡。

如果Nginx作为前端代理的话,则Tomcat根本不需要自己处理 https,全是Nginx处理的。用户首先和Nginx建立连接,完成SSL握手,而后Nginx 作为代理以 http 协议将请求转给 tomcat 处理,Nginx再把 tomcat 的输出通过SSL 加密发回给用户,这中间是透明的,Tomcat只是在处理 http 请求而已。因此,这种情况下不需要配置 Tomcat 的SSL,只需要配置 Nginx 的SSL 和 Proxy。

在代理模式下,Tomcat 如何识别用户的直接请求(URL、IP、https还是http )?
在透明代理下,如果不做任何配置Tomcat 认为所有的请求都是 Nginx 发出来的,这样会导致如下的错误结果:
  • request.getScheme()  //总是 http,而不是实际的http或https
  • request.isSecure()  //总是false(因为总是http)
  • request.getRemoteAddr()  //总是 nginx 请求的 IP,而不是用户的IP
  • request.getRequestURL()  //总是 nginx 请求的URL 而不是用户实际请求的 URL
  • response.sendRedirect( 相对url )  //总是重定向到 http 上 (因为认为当前是 http 请求)

如果程序中把这些当实际用户请求做处理就有问题了。解决方法很简单,只需要分别配置一下 Nginx 和 Tomcat 就好了,而不用改程序。
配置 Nginx 的转发选项:

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_set_header X-Forwarded-Proto  $scheme;

配置Tomcat server.xml 的 Engine 模块下配置一个 Value:
<Valve className="org.apache.catalina.valves.RemoteIpValve" remoteIpHeader="X-Forwarded-For" protocolHeader="X-Forwarded-Proto" protocolHeaderHttpsValue="https"/>

配置双方的 X-Forwarded-Proto 就是为了正确地识别实际用户发出的协议是 http 还是 https。X-Forwarded-For 是为了获得实际用户的 IP。
这样以上5项测试就都变为正确的结果了,就像用户在直接访问 Tomcat 一样。
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