Let's Encrypt 域名证书增强网站安全

唠唠闲话

在网页浏览过程中，你可能遇到过浏览器显示网站不安全的警告，原因是该网站使用的是 HTTP 而非 HTTPS 协议。

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如果你在 HTTP 网站上输入了个人信息，如用户名、密码、信用卡号等，这些信息在传输过程中可能被窃取，继而被用于恶意行为。HTTPS 协议通过 SSL/TLS 对数据加密，保护了用户的隐私和安全。

虽然市面上提供 SSL 证书的机构众多，如阿里云、腾讯云等，但这些证书往往收费、限额且配置繁琐。此时，Let’s Encrypt 以其免费、开放且自动化的特点成为了优选，它由 Linux 基金会管理，为众多网站提供了便捷的 HTTPS 加密解决方案。

本文旨在介绍如何使用 Let’s Encrypt 生成免费的泛域名 SSL 证书。

环境和工具

我们将在 Ubuntu 20.04.6 LTS 系统上，利用 Nginx 和 Certbot 工具进行测试。Nginx 用于反向代理，Certbot 负责获取和续签 SSL 证书。

❯ uname -i
x86_64

❯ nginx -v
nginx version: nginx/1.18.0 (Ubuntu)

❯ certbot --version
certbot 2.9.0

❯ lsb_release -a
Description:    Ubuntu 20.04.6 LTS

安装 Nginx 和 Certbot：

# 安装 Nginx
sudo apt update
sudo apt install nginx -y

# 安装 snap 并通过其安装 certbot
sudo apt install snap -y
sudo snap install core && sudo snap refresh core
sudo snap install --classic certbot
sudo ln -s /snap/bin/certbot /usr/bin/certbot

配置 SSL 证书

本节分为配置单域名证书和泛域名证书两部分，以 example.com 为例进行说明。

单域名证书

假设你要为 test.example.com 配置证书，首先将该域名解析到服务器公网地址，然后执行命令：

sudo certbot certonly --nginx \
 --agree-tos \
 --server https://acme-v02.api.letsencrypt.org/directory \
 -d test.example.com

Certbot 命令包含了几个参数，以下是详细说明：

certonly: 用于获取证书，但不自动配置 web 服务器来使用新的证书。这在希望手动管理服务器配置或者使用它进行测试的时候有用。
--server https://acme-v02.api.letsencrypt.org/directory: 指定 ACME 服务器的 URL。这里使用的是 Let’s Encrypt 的 ACME v2 服务器地址。ACME（Automated Certificate Management Environment）是获取、续订以及撤销 SSL 证书的协议。
--agree-tos: 通过这个参数，同意 Let’s Encrypt 的服务条款，省去确认步骤。
-d test.example.com: -d 参数后面跟的是你想要为其获取 SSL 证书的域名。可以为多个域名获取证书，通过为每个域名重复 -d 参数实现。
--nginx: 使用 Nginx 插件来自动完成验证过程和配置更新。

执行后，证书将生成并保存至 /etc/letsencrypt/live/test.example.com/，同时 Certbot 会自动设定定时任务以便证书续签：

Successfully received certificate.
Certificate is saved at: /etc/letsencrypt/live/test.example.com/fullchain.pem
Key is saved at:         /etc/letsencrypt/live/test.example.com/privkey.pem
This certificate expires on 2024-06-10.
These files will be updated when the certificate renews.
Certbot has set up a scheduled task to automatically renew this certificate in the background.

泛域名证书

泛域名（Wildcard Domain）指包含通配符 (*) 的域名，用来匹配一个域名下的多个子域名。其中 * 只能出现在首位，且以 *. 的形式，匹配只匹配一级，比如 *.example.com 可以匹配 test.example.com，但不能匹配 test.sub.example.com。

泛域名证书允许我们为多个子域名使用同一个证书。以 *.example.com 的泛域名证书为例，执行以下命令：

1	sudo certbot certonly --manual --preferred-challenges=dns -d "*.example.com" --agree-tos --server https://acme-v02.api.letsencrypt.org/directory

和前边相比，增加了两个参数：
- --manual: 手动模式，需手动执行一些步骤，例如添加 DNS 记录。
- --preferred-challenges=dns: 使用 DNS 验证域名所有权。

此过程需要手动添加 DNS TXT 记录以验证域名所有权。证书颁发后，将保存在 /etc/letsencrypt/live/example.com/。

注：可以用 cloudflare 托管域名，然后就能自动进行 DNS 验证并更新证书，当前暂不考虑。

使用和更新证书

使用证书

在 Nginx 配置文件中引用证书，以开启 HTTPS 支持：

server {
    listen 443 ssl;
    server_name test.example.com; # 或使用泛域名

    ssl_certificate /etc/letsencrypt/live/test.example.com/fullchain.pem; # 或泛域名证书路径
    ssl_certificate_key /etc/letsencrypt/live/test.example.com/privkey.pem;

    # 同 Http 配置
    ...
}

如果希望拷贝证书文件，可以用 cat 命令：

1 2	sudo cat /etc/letsencrypt/live/test.example.com/fullchain.pem > $HOME/test.example.com.pem sudo cat /etc/letsencrypt/live/test.example.com/privkey.pem > $HOME/test.example.com.key

注意，/etc/letsencrypt/live/ 目录下的证书是符号链接，指向 /etc/letsencrypt/archive/ 目录下的真实证书文件。如果要用 cp 命令拷贝证书，需要拷贝 /etc/letsencrypt/archive/ 目录下的文件。

更新证书

Let’s Encrypt 证书的有效期为 90 天，需定期更新。使用以下命令可自动续签所有证书：

1	sudo certbot renew --dry-run

renew 命令的设计初衷是自动续签所有已安装且即将到期的证书，而不是单独续签指定的域名证书。如果要强制更新某个域名，可以使用 --force-renewal 参数。

1	sudo certbot certonly --force-renewal -d test.example.com --nginx

为实现自动更新，可设置 crontab 定时任务。

sudo crontab -e 
# 0 0 1 * * 表示每月 1 号 0 点 0 分执行
# 0 0 1 * * /usr/bin/certbot certonly --force-renewal -d test.example.com --nginx
0 0 1 * * /usr/bin/certbot renew --dry-run

注意，泛域名证书涉及手动 DNS 验证，更新较为复杂。如果想自动更新，可以考虑 Certbot 的 DNS 插件，配合 Cloudflare 托管域名。