SSL证书与Https应用部署小结

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

上图是IE和Chrome上对https的不同表现。
Chrome 网站安全性指示器说明：http://support.google.com/chrome/bin/answer.py?hl=zh&answer=95617


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”）



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。


但 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，大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。