nginx环境下配置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。

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：

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shared，buildin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：

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：

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）：

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）

  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。

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：

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。

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