Nginx高级配置-https功能

                                       作者:尹正杰

版权声明:原创作品,谢绝转载!否则将追究法律责任。

一.HTTPS工作过程

1>.SSL/TLS

SSL(Secure Socket Layer)/TLS(Transport Layer Security):
  1995:
    SSL 2.0 Netscape(该浏览器是付费的,这也就是后来为什么IE,Googel浏览器相继横空出世的一个重要因素吧,这个360公司开发的免费的杀毒软件一样,直接让一些传统的杀毒软件公司黄掉了)
  1996:
    SSL 3.0
  1999:
    TLS 1.0
  2006:
    TLS 1.1 IETF(Internet工程任务组) RFC 4346
  2008:
    TLS 1.2 当前主流使用
  2015:
    TLS 1.3
  
功能:
  机密性:
    对数据进行加密。
  认证:
    验证身份。
  完整性:
    数据在传输过程中没有被破坏。
  重放保护:
    数据在发送中不允许重新发送,什么是重新发送?举个例子,A和B在通信过程中,若A往B发送数据请求登录验证,正常情况下会使用B的公钥对数据进行加密,并发送给B。若A的数据发送给B之前,被C来拦截下来了,由于数据已经被A使用B的公钥加密过了,因此C是破解不了数据的。但是C如果能将这个数据的IP头部信息修改成自己的IP地址并重新发送给B,那么C就间接实现了登录操作,测试A用户还一脸懵逼中。 两阶段协议,分为握手阶段和应用阶段
  握手阶段(协商阶段):
    客户端和服务器端认证对方身份(依赖于PKI体系,利用数字证书进行身份认证),并协商通信中使用的安全参数、密码套件以及主密钥。后续通信使用的所有密钥都是通过MasterSecret生成。
  应用阶段:
    在握手阶段完成后进入,在应用阶段通信双方使用握手阶段协商好的密钥进行安全通信

2>.HTTPS

  Web网站的登录页面都是使用https加密传输的,加密数据以保障数据的安全,HTTPS能够加密信息,以免敏感信息被第三方获取,所以很多银行网站或电子邮箱等等安全级别较高的服务都会采用HTTPS协议,HTTPS其实是有两部分组成:HTTP + SSL / TLS,也就是在HTTP上又加了一层处理加密信息的模块。

  服务端和客户端的信息传输都会通过TLS进行加密,所以传输的数据都是加密后的数据。

3>.HTTPS工作过程

https 实现过程如下:
  1>.客户端发起HTTPS请求:
    客户端访问某个web端的https地址,一般都是443端口
  2>.服务端的配置:
    采用https协议的服务器必须要有一套证书,可以通过一些组织申请,也可以自己制作,目前国内很多网站都自己做的,当你访问一个网站的时候提示证书不可信任就表示证书是自己做的,证书就是一个公钥和私钥匙,就像一把锁和钥匙,正常情况下只有你的钥匙可以打开你的锁,你可以把这个送给别人让他锁住一个箱子,里面放满了钱或秘密,别人不知道里面放了什么而且别人也打不开,只有你的钥匙是可以打开的。
  3>.传送证书:
    服务端给客户端传递证书,其实就是公钥,里面包含了很多信息,例如证书得到颁发机构、过期时间等等。
  4>.客户端解析证书:
    这部分工作是有客户端完成的,首先会验证公钥的有效性,比如颁发机构、过期时间等等,如果发现异常则会弹出一个警告框提示证书可能存在问题,如果证书没有问题就生成一个随机值,然后用证书对该随机值进行加密,就像2步骤所说把随机值锁起来,不让别人看到。
  5>.传送4步骤的加密数据:
    就是将用证书加密后的随机值传递给服务器,目的就是为了让服务器得到这个随机值,以后客户端和服务端的通信就可以通过这个随机值进行加密解密了。
  6>.服务端解密信息:
    服务端用私钥解密5步骤加密后的随机值之后,得到了客户端传过来的随机值(私钥),然后把内容通过该值进行对称加密,对称加密就是将信息和私钥通过算法混合在一起,这样除非你知道私钥,不然是无法获取其内部的内容,而正好客户端和服务端都知道这个私钥,所以只要机密算法够复杂就可以保证数据的安全性。
  7>.传输加密后的信息:
    服务端将用私钥加密后的数据传递给客户端,在客户端可以被还原出原数据内容。
  8>.客户端解密信息:
    客户端用之前生成的私钥获解密服务端传递过来的数据,由于数据一直是加密的,因此即使第三方获取到数据也无法知道其详细内容。

二.nginx的ssl配置

  nginx的https功能基于模块ngx_http_ssl_module实现,因此如果是编译安装的nginx要使用参数ngx_http_ssl_module开启ssl功能。

  但是作为nginx的核心功能,yum安装的nginx默认就是开启的,编译安装的nginx需要指定编译参数--with-http_ssl_module开启。

  官方文档:
    https://nginx.org/en/docs/http/ngx_http_ssl_module.html   关键参数配置说明如下:
    ssl on | off;
      为指定的虚拟主机配置是否启用ssl功能,此功能在1..0废弃,使用listen [ssl]替代。
    ssl_certificate /path/to/file;
      当前虚拟主机使用使用的公钥文件,一般是crt文件
    ssl_certificate_key /path/to/file;
      当前虚拟主机使用的私钥文件,一般是key文件
    ssl_protocols [SSLv2] [SSLv3] [TLSv1] [TLSv1.] [TLSv1.];
      支持ssl协议版本,早期为ssl现在是TSL,默认为后三个
    ssl_session_cache off | none | [builtin[:size]] [shared:name:size];
      配置ssl缓存
        off:
          关闭缓存
        none:
          通知客户端支持ssl session cache,但实际不支持
        builtin[:size]:
          使用OpenSSL内建缓存,为每worker进程私有
        [shared:name:size]:
          在各worker之间使用一个共享的缓存,需要定义一个缓存名称和缓存空间大小,一兆可以存储4000个会话信息,多个虚拟主机可以使用相同的缓存名称。
        ssl_session_timeout time;
          客户端连接可以复用ssl session cache中缓存的有效时长,默认5m

三.自签名证书

1>.生成CA证书

[root@node101.yinzhengjie.org.cn ~]# cd /yinzhengjie/softwares/nginx/
[root@node101.yinzhengjie.org.cn /yinzhengjie/softwares/nginx]#
[root@node101.yinzhengjie.org.cn /yinzhengjie/softwares/nginx]# mkdir certs && cd certs
[root@node101.yinzhengjie.org.cn /yinzhengjie/softwares/nginx/certs]#
[root@node101.yinzhengjie.org.cn /yinzhengjie/softwares/nginx/certs]# openssl req -newkey rsa: -nodes -sha256 -keyout ca.key -x509 -days -out ca.crt    #生成CA自签名证书
Generating a bit RSA private key
............................................................................................................................................................................
......................++.................++
writing new private key to 'ca.key'
-----
You are about to be asked to enter information that will be incorporated
into your certificate request.
What you are about to enter is what is called a Distinguished Name or a DN.
There are quite a few fields but you can leave some blank
For some fields there will be a default value,
If you enter '.', the field will be left blank.
-----
Country Name ( letter code) [XX]:CN                                    #指定国家代码,中国的国家代码一般为"CN"
State or Province Name (full name) []:beijing                               #省份,如果是直辖市就直接写直辖市的名称即可,也可以写简称
Locality Name (eg, city) [Default City]:beijing                              #城市名称
Organization Name (eg, company) [Default Company Ltd]:yinzhengjie                   #公司名称,自定义即可,写你们公司名称
Organizational Unit Name (eg, section) []:devops                             #指定公司的部门
Common Name (eg, your name or your server's hostname) []:node101.yinzhengjie.org.cn        #一般写当前主机名称即可
Email Address []:y1053419035@qq.com                                     #此处需要写邮箱,当然你也可以不写它并不会影响证书的生成
[root@node101.yinzhengjie.org.cn /yinzhengjie/softwares/nginx/certs]#
[root@node101.yinzhengjie.org.cn /yinzhengjie/softwares/nginx/certs]# ll
total
-rw-r--r-- root root Dec : ca.crt                              #公钥
-rw-r--r-- root root Dec : ca.key                              #私钥
[root@node101.yinzhengjie.org.cn /yinzhengjie/softwares/nginx/certs]#

2>.生成证书请求文件

[root@node101.yinzhengjie.org.cn /yinzhengjie/softwares/nginx/certs]# ll
total
-rw-r--r-- root root Dec : ca.crt
-rw-r--r-- root root Dec : ca.key
[root@node101.yinzhengjie.org.cn /yinzhengjie/softwares/nginx/certs]# openssl req -newkey rsa: -nodes -sha256 -keyout www.yinzhengjie.org.cn.key -out www.yinzhengjie.org.cn.csr
Generating a bit RSA private key
............................................................................................................................................................................
......................................++................................................................................................................................++
writing new private key to 'www.yinzhengjie.org.cn.key'
-----
You are about to be asked to enter information that will be incorporated
into your certificate request.
What you are about to enter is what is called a Distinguished Name or a DN.
There are quite a few fields but you can leave some blank
For some fields there will be a default value,
If you enter '.', the field will be left blank.
-----
Country Name ( letter code) [XX]:CN
State or Province Name (full name) []:beijing
Locality Name (eg, city) [Default City]:beijing
Organization Name (eg, company) [Default Company Ltd]:yinzhengjie
Organizational Unit Name (eg, section) []:devops
Common Name (eg, your name or your server's hostname) []:www.yinzhengjie.org.cn        #注意,这里可用写泛域名,在生产环境中最好写你公司的网站地址,除非你有多个网站需要使用证书可用申请泛域名,相对来说比较贵。
Email Address []:y1053419035@qq.com Please enter the following 'extra' attributes
to be sent with your certificate request
A challenge password []:                                         #注意,这里不要输入密码,直接回车即可,否则nginx在使用证书时需要交互式输入密码!
An optional company name []:
[root@node101.yinzhengjie.org.cn /yinzhengjie/softwares/nginx/certs]#
[root@node101.yinzhengjie.org.cn /yinzhengjie/softwares/nginx/certs]# ll
total
-rw-r--r-- root root Dec : ca.crt
-rw-r--r-- root root Dec : ca.key
-rw-r--r-- root root Dec : www.yinzhengjie.org.cn.csr               #专门用于网站的公钥,但是该公钥还没有被签发证书,需要找咱们自建的CA服务器做证书签发,我们有时候也可以说它是证书请求文件。
-rw-r--r-- root root Dec : www.yinzhengjie.org.cn.key               #专门用于网站的私钥
[root@node101.yinzhengjie.org.cn /yinzhengjie/softwares/nginx/certs]#
[root@node101.yinzhengjie.org.cn /yinzhengjie/softwares/nginx/certs]#

3>.签发证书

[root@node101.yinzhengjie.org.cn /yinzhengjie/softwares/nginx/certs]# ll
total
-rw-r--r-- root root Dec : ca.crt
-rw-r--r-- root root Dec : ca.key
-rw-r--r-- root root Dec : www.yinzhengjie.org.cn.csr
-rw-r--r-- root root Dec : www.yinzhengjie.org.cn.key
[root@node101.yinzhengjie.org.cn /yinzhengjie/softwares/nginx/certs]#
[root@node101.yinzhengjie.org.cn /yinzhengjie/softwares/nginx/certs]# openssl x509 -req -days -in www.yinzhengjie.org.cn.csr -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -out www.yinzhengjie.org.cn.crt
Signature ok
subject=/C=CN/ST=beijing/L=beijing/O=yinzhengjie/OU=devops/CN=www.yinzhengjie.org.cn/emailAddress=y1053419035@qq.com
Getting CA Private Key
[root@node101.yinzhengjie.org.cn /yinzhengjie/softwares/nginx/certs]#
[root@node101.yinzhengjie.org.cn /yinzhengjie/softwares/nginx/certs]# ll
total
-rw-r--r-- root root Dec : ca.crt
-rw-r--r-- root root Dec : ca.key
-rw-r--r-- root root Dec : ca.srl
-rw-r--r-- root root Dec : www.yinzhengjie.org.cn.crt            #这就是被咱们CA服务器签发证书的公钥啦,这个证书文件就可用使用了,生产环境别人就这样把你们公司钱赚走了
-rw-r--r-- root root Dec : www.yinzhengjie.org.cn.csr
-rw-r--r-- root root Dec : www.yinzhengjie.org.cn.key
[root@node101.yinzhengjie.org.cn /yinzhengjie/softwares/nginx/certs]#
[root@node101.yinzhengjie.org.cn /yinzhengjie/softwares/nginx/certs]#

4>.验证证书内容

[root@node101.yinzhengjie.org.cn /yinzhengjie/softwares/nginx/certs]# openssl x509 -in www.yinzhengjie.org.cn.crt -noout -text
Certificate:
Data:
Version: (0x0)
Serial Number:
df:db:ee:8e:fc:c7::b7
Signature Algorithm: sha256WithRSAEncryption
Issuer: C=CN, ST=beijing, L=beijing, O=yinzhengjie, OU=devops, CN=node101.yinzhengjie.org.cn/emailAddress=y1053419035@qq.com
Validity
Not Before: Dec :: GMT
Not After : Nov :: GMT
Subject: C=CN, ST=beijing, L=beijing, O=yinzhengjie, OU=devops, CN=www.yinzhengjie.org.cn/emailAddress=y1053419035@qq.com
Subject Public Key Info:
Public Key Algorithm: rsaEncryption
Public-Key: ( bit)
Modulus:
:cb:::2f:d1:a6:0a:ec:be::::a9:7e:
1f:8a:e4:da:d0:b0:d6:a6:ad:ec:c9::de:4e:2a:
:9f:2d:6f:e8::b4::e2::6e:e9:2b:cf:8e:
:5b:a1:3b:a2:::bc::e2:7b:::::
fb:::d9:6f:::2e:ac::::d5:9a:1e:
c2::d8::e0:b5::::b8:8f:d8:ad::c2:
:::a5:f1:de::bc::::::c6::
fd:3a:2e::a0:5d:::d2::d3:8c::de:9c:
:bc:d9::6e:ac:9e:::e8:ab:c4:da:::
d0::da::3b::::c2::0f:a8:::3b:
::b2:5e:::9c:0f:3b:ae:eb:fa:6a:0c::
bc::c3:3c:c3:ee:e0::da:3d:d3::::a5:
:ae:3c:c2:b4:ca:dc::e2::ea:c9:bd:a4:dc:
fc:dd::::::9f:1a:0b:8b:d7:6c:e2:2d:
fe::::a1:::8c:2a:b8:e9:f4::ac:a6:
ff::d0::ef:df:3d::ff:e8:d8:::d5::
:1c:8f::::::f6:f9:a4::ca:c7:9d:
cf:c4:3f:e7:7f:::a4::8c:7d:::a7::
f0:a5:b7::2c:a4:::4e:ff:f3:c7:4d:f8:d5:
9f::f3::::b8:b5:4d:a3::bd::ab:a7:
e4::c3::7e:f9:8a:5d:e0:c5:e3:::7c::
::fd:::bc:c7:::::f3::e0::
:3a::9d:8b:fa:ad:3c:3f:::1f:ea:4d:0f:
f7:c9:::2b:1a:b8:2f:4a:9b:d6:f4::d4:2d:
ff:6e:0f:fb:7d:::4a:9e::9e:b1:7d::c3:
dd::6f:::f3:1a:7b:3a:ff:dd:ea:d5:3a::
::c8::::6f::b7::d1:4b:e0::bc:
ba:5a::3d:d8:fe:ab:ee:9c::df:e2::::
:f5:9e:::2b::0c:d3:5a::f8::::
:::5d:e3:::cc:b7:6b:f3::c3::c8:
:6f:3b::::3a:ab:9d:e4:4c:df:3a::0a:
::cb:::f1:a4:e1:a2:c6:::ad:5d:d5:
f9::5b:f8:::bb::c9:5f:fb:9b::c2:2c:
::4a:b0:9d::eb::c0:2e::a0:8a:::
::8b
Exponent: (0x10001)
Signature Algorithm: sha256WithRSAEncryption
:cc::::dc:b1:a3:9b:ed:0f:7f::::6f::5a:
c6:ea:5c:::c2:4d:8b:a8:2c:4a:e9::::d6:::
e9:1c::d7::0e:be:8a:f2:a8::::c4:fa:a0:5b:eb:
:1e:ac:bf:::d3:::::5d::d0::ea:d4:8e:
fe::5a:f1:a8::1c:::b9::e9:5f:a8:1d:f2:c8::
::2d:c1::f2:6f:ad:0d::::0e:6d:d3:5e:b7:d4:
ab:f5:a3:::cd:5f:dc:f1:6f::be:ec:ca:6b:da:ba:d9:
bf:b4:::::cb:f1:c4:fe:b8:ab:9a:0e:::e2:5c:
5b:::9d::::d2:da:ed::2b:::f6::e4:e1:
:::af:5f:::::ef:fd:1f:d2:cf::de:::
:a0:::c4:ce:::e2:::3b::9b:a0:9e:cb::
4e:::6e:8e:c1:f5:ea::d2:fa::9a:7b:fa:7a:::
f5:8a:e4:e4:1d:dd:2b:8d:b7::::::c8:fb::a4:
4a::f0::be:9c::cb:::dc::::4d:cb:::
de:::::b7:4e::dc:2d::ff::::cf:::
:::b5:a1:7c::c5:8e::8b:a9:b5::fd::::
e4::be:c6::a9::2c:::5b:::1c:d8:ab:8a:0a:
e5:e4:c5:c6:9a:::d5:af:b8:d1::::1e:b3:::
b6::e4:::::d5:8d::::3f:a4:7e:0a:ec::
::e8:6c:cc:ec:::ff::8c:d5::ad:bd:dc:6b::
c6::e8:4c:::2e::bb:a9:e8:d5:b1::0c:f9:ab:3c:
e2:e1:2f:ff:::c5::::1d:7e::ca:b3:e2::c9:
3b::ad:e2:4e::b1::fa:8f:ff:c7::::1d:8a:6d:
f4::b0::db::4d::3e:4d:cc:5d::e7:ea:::c7:
2b:4e:ed:7f:2f:e8:::7b:e4:::dc:d3::6c:fe::
cb:e2:f3::8a::a3:ef::df::b2::::5b:1e:8b:
9a:e0::f3:7d::0c:b8::6c:7a::ff:7d::fc:f2::
2e:fb:::4f::3d::c4::fc:7e:0b::8c::::
ae:f7::d1:::b9:c3
[root@node101.yinzhengjie.org.cn /yinzhengjie/softwares/nginx/certs]#
[root@node101.yinzhengjie.org.cn /yinzhengjie/softwares/nginx/certs]#

四.Nginx证书配置

1>.编辑nginx的主配置文件

[root@node101.yinzhengjie.org.cn ~]# cat /yinzhengjie/softwares/nginx/conf/nginx.conf
worker_processes ;
worker_cpu_affinity ; events {
worker_connections ;
use epoll;
accept_mutex on;
multi_accept on;
} http {
include mime.types; default_type text/html; charset utf-; log_format my_access_json '{"@timestamp":"$time_iso8601",' '"host":"$server_addr",' '"clientip":"$remote_addr",' '"size":$body_bytes_sent,' '"responsetime":$request_ti
me,' '"upstreamtime":"$upstream_response_time",' '"upstreamhost":"$upstream_addr",' '"http_host":"$host",' '"uri":"$uri",' '"domain":"$host",' '"xff":"$http_x_forwarded_for",' '"referer":"$http_referer",' '"tcp_xff":"$proxy_protocol_addr",' '"http_user_agent":"$http_user_agent",' '"status":"$status"}';
access_log logs/access_json.log my_access_json; ssl_certificate /yinzhengjie/softwares/nginx/certs/www.yinzhengjie.org.cn.crt;
ssl_certificate_key /yinzhengjie/softwares/nginx/certs/www.yinzhengjie.org.cn.key;
ssl_session_cache shared:sslcache:20m;
ssl_session_timeout 10m; include /yinzhengjie/softwares/nginx/conf.d/*.conf;
}
[root@node101.yinzhengjie.org.cn ~]#
[root@node101.yinzhengjie.org.cn ~]# nginx -t
nginx: the configuration file /yinzhengjie/softwares/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
nginx: configuration file /yinzhengjie/softwares/nginx/conf/nginx.conf test is successful
[root@node101.yinzhengjie.org.cn ~]#

2>.编辑nginx的子配置文件

[root@node101.yinzhengjie.org.cn ~]# cat /yinzhengjie/softwares/nginx/conf.d/https.conf
server {
listen ;
listen ssl;
server_name www.yinzhengjie.org.cn; location / {
root /yinzhengjie/data/web/nginx/static;
index index.html;
}
}
[root@node101.yinzhengjie.org.cn ~]#
[root@node101.yinzhengjie.org.cn ~]# nginx -t
nginx: the configuration file /yinzhengjie/softwares/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
nginx: configuration file /yinzhengjie/softwares/nginx/conf/nginx.conf test is successful
[root@node101.yinzhengjie.org.cn ~]#
[root@node101.yinzhengjie.org.cn ~]#

3>.创建测试数据

[root@node101.yinzhengjie.org.cn ~]# mkdir -pv /yinzhengjie/data/web/nginx/static          #创建存放数据的目录
mkdir: created directory ‘/yinzhengjie/data’
mkdir: created directory ‘/yinzhengjie/data/web’
mkdir: created directory ‘/yinzhengjie/data/web/nginx’
mkdir: created directory ‘/yinzhengjie/data/web/nginx/static’
[root@node101.yinzhengjie.org.cn ~]#
[root@node101.yinzhengjie.org.cn ~]# cat /yinzhengjie/data/web/nginx/static/index.html        #创建首页网站
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>字体的样式</title>
<style>
.hello{
color: red;
font-size: 30px;
font-family: "curlz mt","华文彩云","arial", "微软雅黑";
}
</style>
</head>
<body>
<p class="hello">2019尹正杰到此一游,在这里提前祝大家2020年新年快乐~</p>
</body>
</html> [root@node101.yinzhengjie.org.cn ~]#
[root@node101.yinzhengjie.org.cn ~]#

4>.启动nginx服务

[root@node101.yinzhengjie.org.cn ~]# netstat -untalp | grep nginx
[root@node101.yinzhengjie.org.cn ~]#
[root@node101.yinzhengjie.org.cn ~]# nginx
[root@node101.yinzhengjie.org.cn ~]#
[root@node101.yinzhengjie.org.cn ~]# netstat -untalp | grep nginx
tcp 0.0.0.0: 0.0.0.0:* LISTEN /nginx: master
tcp 0.0.0.0: 0.0.0.0:* LISTEN /nginx: master
[root@node101.yinzhengjie.org.cn ~]#
[root@node101.yinzhengjie.org.cn ~]# grep 172.30.1.101 /etc/hosts
172.30.1.101 node101.yinzhengjie.org.cn www.yinzhengjie.org.cn
[root@node101.yinzhengjie.org.cn ~]#

5>.客户端浏览器访问

  如下图所示,可用正常访问http协议的80端口

  如下图所示,可用正常访问https协议的443端口,但是会有如下图所示的提示信息,点击"高级"

如下图所示,点击咱们的网址,就可用正常打开网页啦.

五.博主推荐阅读

实现多域名HTTPS:
https://www.cnblogs.com/yinzhengjie/p/12056590.html 局域网私有CA(Certificate Authority)证书服务器实战篇:
https://www.cnblogs.com/yinzhengjie/p/12075752.html

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