Nginx SSL 证书配置与优化

2025-3-15

Nginx SSL 证书配置与优化详解

在当今互联网环境中，HTTPS（Hypertext Transfer Protocol Secure）已经成为网站的标配。HTTPS 通过 SSL/TLS 协议对客户端和服务器之间的通信进行加密，确保数据传输的安全性、完整性和真实性。Nginx 作为一款高性能的 Web 服务器和反向代理服务器，在配置和优化 HTTPS 方面有着广泛的应用。本文将深入探讨 Nginx SSL 证书的配置、优化以及常见问题的解决，帮助您构建安全、高效的 HTTPS 网站。

一、SSL/TLS 协议基础

在深入 Nginx 配置之前，我们需要了解 SSL/TLS 协议的基础知识。

1.1 SSL/TLS 的作用

SSL/TLS 协议主要有以下几个作用：

机密性 (Confidentiality)： 使用加密算法（如 AES、ChaCha20）对通信数据进行加密，防止第三方窃听。
完整性 (Integrity)： 使用消息认证码（MAC）或哈希算法（如 SHA256、SHA384）来确保数据在传输过程中没有被篡改。
认证性 (Authentication)： 通过数字证书验证服务器和/或客户端的身份，防止中间人攻击。

1.2 SSL/TLS 握手过程

SSL/TLS 的核心在于握手过程，它建立了安全通信的基础。握手过程大致如下：

客户端 Hello (ClientHello)： 客户端向服务器发送连接请求，包含支持的协议版本、加密套件、随机数等信息。
服务器 Hello (ServerHello)： 服务器回应客户端，选择一个双方都支持的协议版本、加密套件，发送服务器的随机数。
证书 (Certificate)： 服务器发送其数字证书给客户端。
服务器密钥交换 (ServerKeyExchange)： 如果证书中没有包含足够的密钥交换信息，服务器会发送此消息。
证书请求 (CertificateRequest)： 如果服务器需要验证客户端的身份，会发送此消息（可选）。
服务器 Hello 完成 (ServerHelloDone)： 服务器发送此消息表示 Hello 阶段结束。
客户端密钥交换 (ClientKeyExchange)： 客户端生成一个预主密钥（PreMasterSecret），并使用服务器证书中的公钥加密后发送给服务器。
更改密码规范 (ChangeCipherSpec)： 客户端通知服务器后续消息将使用协商好的密钥和算法进行加密。
已完成 (Finished)： 客户端发送一条加密的 Finished 消息，包含之前所有握手消息的哈希值和 MAC 值。
更改密码规范 (ChangeCipherSpec)： 服务器通知客户端后续消息将使用协商好的密钥和算法进行加密。
已完成 (Finished)： 服务器发送一条加密的 Finished 消息。

握手完成后，客户端和服务器就可以使用协商好的密钥和算法进行安全通信了。

1.3 数字证书

数字证书是 SSL/TLS 协议中用于验证身份的关键组件。它由受信任的证书颁发机构（CA）签发，包含以下信息：

证书持有者的公钥： 用于加密客户端发送的预主密钥。
证书持有者的信息： 如域名、组织名称等。
证书颁发机构的信息： 用于验证证书的有效性。
证书有效期： 证书的生效时间和过期时间。
数字签名： CA 使用其私钥对证书内容进行签名，确保证书的完整性和真实性。

客户端通过验证证书的数字签名、有效期以及证书链，来确认服务器的身份。

二、Nginx SSL 证书配置

现在我们来详细了解如何在 Nginx 中配置 SSL 证书。

2.1 获取 SSL 证书

首先，您需要获取一个 SSL 证书。您可以从以下途径获取：

商业 CA： 如 DigiCert、GlobalSign、Let's Encrypt 等。商业 CA 提供不同类型的证书，如域名验证（DV）、组织验证（OV）和扩展验证（EV）证书，它们提供不同级别的信任和验证。
Let's Encrypt： Let's Encrypt 是一个免费、自动化和开放的证书颁发机构，提供 DV 证书。它通过自动化流程简化了证书的申请和续期过程。
自签名证书: 使用openssl等工具可以自己制作证书，但是因为没有CA机构担保，客户端通常会显示不安全。

2.2 安装 SSL 证书

获取证书后，您需要将证书文件（通常是 .crt 或 .pem 文件）和私钥文件（通常是 .key 文件）上传到服务器。建议将证书文件和私钥文件存放在一个安全的目录，例如 /etc/nginx/ssl/。

2.3 Nginx 配置

接下来，编辑 Nginx 配置文件（通常是 /etc/nginx/nginx.conf 或 /etc/nginx/conf.d/default.conf），添加以下配置：

```nginx
server {
listen 443 ssl; # 监听 443 端口，启用 SSL
server_name yourdomain.com www.yourdomain.com; # 替换为您的域名

ssl_certificate /etc/nginx/ssl/yourdomain.com.crt;  # 证书文件路径
ssl_certificate_key /etc/nginx/ssl/yourdomain.com.key;  # 私钥文件路径

# 其他 SSL 配置...

location / {
    # 网站根目录或其他配置...
    root /var/www/html;
    index index.html index.htm;
}

}
```

listen 443 ssl;：指定监听 443 端口（HTTPS 默认端口），并启用 SSL。
server_name：指定您的域名。
ssl_certificate：指定证书文件的路径。
ssl_certificate_key：指定私钥文件的路径。

2.4 重启 Nginx

保存配置文件后，重启 Nginx 以使配置生效：

bash sudo systemctl restart nginx

现在，您的网站应该已经可以通过 HTTPS 访问了。您可以使用浏览器或其他工具来验证证书是否正确安装。

三、Nginx SSL 优化

配置好 SSL 证书后，我们可以进一步优化 Nginx 的 SSL 性能和安全性。

3.1 启用 HTTP/2

HTTP/2 是 HTTP 协议的下一个版本，它带来了许多性能改进，如头部压缩、多路复用、服务器推送等。Nginx 从 1.9.5 版本开始支持 HTTP/2，您只需在 listen 指令中添加 http2 参数即可启用：

nginx listen 443 ssl http2;

3.2 配置 SSL 协议和加密套件

为了提高安全性，您应该禁用不安全的 SSL 协议和加密套件。建议使用 TLS 1.2 和 TLS 1.3，并选择安全的加密套件。

nginx ssl_protocols TLSv1.2 TLSv1.3; ssl_ciphers 'TLS_AES_128_GCM_SHA256:TLS_AES_256_GCM_SHA384:TLS_CHACHA20_POLY1305_SHA256:ECDHE-RSA-AES128-GCM-SHA256:ECDHE-RSA-AES256-GCM-SHA384'; ssl_prefer_server_ciphers on;

ssl_protocols：指定启用的 SSL/TLS 协议版本。
ssl_ciphers：指定启用的加密套件。
ssl_prefer_server_ciphers：设置为 on 表示服务器优先选择加密套件，而不是客户端。

建议使用 Mozilla SSL Configuration Generator 来生成适合您需求的配置： https://ssl-config.mozilla.org/

3.3 启用 OCSP Stapling

OCSP（Online Certificate Status Protocol）是一种用于检查证书是否被吊销的协议。OCSP Stapling 是一种优化技术，它允许服务器在 TLS 握手过程中将 OCSP 响应发送给客户端，而无需客户端单独向 CA 查询。这可以减少客户端的延迟并提高安全性。

nginx ssl_stapling on; ssl_stapling_verify on; ssl_trusted_certificate /etc/nginx/ssl/ca-bundle.crt; # CA 证书链文件路径

ssl_stapling：启用 OCSP Stapling。
ssl_stapling_verify：启用 OCSP 响应验证。
ssl_trusted_certificate：指定 CA 证书链文件路径，用于验证 OCSP 响应。

3.4 启用 HSTS

HSTS（HTTP Strict Transport Security）是一种安全机制，它告诉浏览器在一段时间内只通过 HTTPS 访问网站，即使 URL 中指定的是 HTTP。这可以防止中间人攻击和协议降级攻击。

nginx add_header Strict-Transport-Security "max-age=31536000; includeSubDomains; preload" always;

max-age：指定 HSTS 策略的有效期（以秒为单位）。
includeSubDomains：表示 HSTS 策略适用于所有子域名。
preload：表示将您的域名添加到浏览器的 HSTS 预加载列表中，从而在首次访问时就强制使用 HTTPS。

3.5 会话缓存

启用会话缓存可以减少 SSL 握手的次数，从而提高性能。Nginx 提供了两种会话缓存机制：

ssl_session_cache：配置会话缓存。
ssl_session_timeout：设置会话缓存的过期时间。

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

shared:SSL:10m 定义了一个名为“SSL”的共享缓存，大小为 10MB。可以存储大约 40,000 个会话。ssl_session_timeout将缓存的会话的过期时间设置为了 10 分钟。

3.6 调整 worker_processes 和 worker_connections

Nginx 的性能与 worker 进程数和每个 worker 进程的连接数有关。您可以根据服务器的 CPU 核心数和负载情况调整这些参数。

nginx worker_processes auto; # 自动根据 CPU 核心数设置 events { worker_connections 1024; # 每个 worker 进程的最大连接数 }

四、常见问题与解决方案

4.1 证书链不完整

如果您的证书链不完整，浏览器可能会显示警告或错误。请确保您的证书文件中包含了所有中间证书，并按照正确的顺序排列（通常是服务器证书、中间证书、根证书）。

4.2 证书过期

定期检查证书的有效期，并在证书过期前及时续期。Let's Encrypt 证书的有效期为 90 天，建议使用自动化工具（如 Certbot）来自动续期。

4.3 混合内容

如果您的 HTTPS 网站中包含了 HTTP 资源（如图片、CSS、JavaScript 文件），浏览器可能会显示警告或阻止加载这些资源。请确保您的网站中所有资源都使用 HTTPS 加载。

4.4 协议或加密套件不安全

使用 SSL Labs 等工具检查您的 SSL 配置，确保没有使用不安全的协议或加密套件。

https://www.ssllabs.com/ssltest/

4.5 客户端不支持 SNI

SNI（Server Name Indication）是一种扩展，它允许服务器在同一个 IP 地址和端口上托管多个 HTTPS 网站。如果您的客户端不支持 SNI，它可能无法正确访问您的网站。请确保您的客户端支持 SNI，或者为每个网站使用不同的 IP 地址。

五、总结

本文详细介绍了 Nginx SSL 证书的配置、优化以及常见问题的解决方案。通过合理的配置和优化，您可以构建安全、高效的 HTTPS 网站，保护用户数据并提升网站的整体性能。请记住，SSL/TLS 配置是一个持续的过程，您需要定期检查和更新您的配置，以应对不断变化的安全威胁和技术发展。

希望本文对您有所帮助！

作者：admin

链接：https://hostlocvps.com/2025/03/15/nginx-ssl-%e8%af%81%e4%b9%a6%e9%85%8d%e7%bd%ae%e4%b8%8e%e4%bc%98%e5%8c%96/

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