Docker环境下自动更新Let’s Encrypt SSL证书

说明：以下脚本在Ubuntu 18.04运行通过，大部分脚本执行需要管理员权限。

1. 准备docker环境

# 安装必备工具包
apt-get -y install apt-transport-https ca-certificates curl software-properties-common

# 添加docker阿里云源，相对官方源速度更快
curl -fsSL http://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/ubuntu/gpg | sudo apt-key add -
add-apt-repository "deb [arch=amd64] http://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/ubuntu $(lsb_release -cs) stable"

# 安装最新版社区版docker
apt update -y 
apt install -y docker-ce

# 如果想要安装指定版本的docker-ce，如下：
# 查看有哪些版本
apt-cache madison docker-ce
# 安装指定版本
apt install -y docker-ce=[版本]

#  设置阿里云docker源
mkdir -p /etc/docker
tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'
{
  "registry-mirrors": ["https://uon07it7.mirror.aliyuncs.com"]
}
EOF

systemctl daemon-reload
systemctl restart docker

# 下载安装docker-compose
curl -L https://github.com/docker/compose/releases/download/1.21.2/docker-compose-$(uname -s)-$(uname -m) -o /usr/local/bin/docker-compose
chmod +x /usr/local/bin/docker-compose

2. Let's Encrypt免费证书签发过程简介

Let's Encrypt免费证书签发过程包含以下三个阶段：

在本地服务器上安装Certbot，Certbot是签发/更新证书的客户端程序；
运行Certbot获取SSL/TLS证书，证书有效期为3个月；
设置定时脚本每周运行一次Certbot更新证书。如果证书有效期小于30天，Certbot会更新证书；

3. Certbot工作原理简介

不论是第一次申请证书，还是更新证书，Certbot都会发起一次ACME请求，来验证你是否拥有该域名。如果验证通过，Certbot就会将新证书安装到本地服务，其实就是将证书保存在一个目录中。证书一般包含两个文件（包含公钥、私钥以及证书等信息），web服务器需要配置使用这两个证书文件，来实现HTTPS访问。

ACME验证过程如下：

假设你有一个域名：example.com，和一个公网IP：xxx.xxx.xxx.xxx，并设置好了DNS解析；
配置好一台web服务器，在80端口和443端口接受examle.com的请求；
Certbot向Let's Encrypt发起证书申请；
Let's Encrypt返回Certbot一个唯一的token；
Certbot配置web服务器，使token可以通过url：http://example.com/.well-known/acme-challenge/{token}访问；
Let's Encrypt CA访问上述url，如果获取到的token和它发送给Certbot的token一致，就可以证明你拥有该域名；

注意：Certbot需要配置web服务器的相应权限。以nginx为例，Certbot需要权限将token写入.well-known/acme-challenge目录。

4. 通过docker来运行Certbot

为了方便维护、升级，推荐使用docker来运行Certbot。整个过程可以分为两部分：首次申请证书和更新证书。

4.1 首次申请证书

创建web服务目录: mkdir -p /letsencrypt/site。这里以静态网页为例，也可以设为反向代理。
创建docker-compose文件：nano /letsencrypt/docker-compose.yml

version: '3.1'

services:
  demo-site:
    container_name: 'demo-site'
    image: nginx:alpine
    ports:
      - "80:80"
    volumes:
      - ./nginx.conf:/etc/nginx/conf.d/default.conf
      - ./site:/usr/share/nginx/html
    networks:
      - docker-network

networks:
  docker-network:
    driver: bridge

创建nginx配置文件：nano /letsencrypt/nginx.conf

server {
    listen 80;
    server_name example.com www.example.com;

    location ~ /.well-known/acme-challenge {
        allow all;
        root /usr/share/nginx/html;
    }

    root /usr/share/nginx/html;
    index index.html;
}

启动web服务器：cd /letsencrypt && docker-compose up -d
运行Certbot申请证书

docker run --rm -it 
-v /letsencrypt/certbot/etc/letsencrypt:/etc/letsencrypt              # 证书申请工作目录
-v /letsencrypt/certbot/var/log/letsencrypt:/var/log/letsencrypt      # 日志记录
-v /letsencrypt/site:/data/letsencrypt                                # ACME验证token目录，与nginx服务器共享
certbot/certbot 
certonly --webroot                                                    # 指定ACME验证方式：token文件验证
--email youremail@domain.com --agree-tos --no-eff-email               # 申请者邮件
--webroot-path=/data/letsencrypt                                      # ACME验证token文件放置目录
-d example.com -d www.example.com                                      # 指定要申请证书的域名列表

如果脚本正常运行，可以在/letsencrypt/certbot/etc/letsencrypt/live下找到example.com文件夹，其中包含申请成功的证书文件：fullchain.pem和privkey.pem。

停止web服务器：cd /letsencrypt && docker-compose down
更新docker-compose配置

version: '3.1'

services:
  demo-site:
    container_name: 'demo-site'
    image: nginx:alpine
    ports:
      - "80:80"     # 保留80端口，用于证书更新
      - "443:443"
    volumes:
      - ./nginx.conf:/etc/nginx/conf.d/default.conf
      - ./site:/usr/share/nginx/html
      - ./certbot/etc/letsencrypt/live:/letsencrypt/live        # 当前证书目录
      - ./certbot/etc/letsencrypt/archive:/letsencrypt/archive  # 历史证书目录
      - ./dhparam-2048.pem:/letsencrypt/dhparam-2048.pem        # 使用2048位DH（Diffie-Hellman）参数
    networks:
      - docker-network

networks:
  docker-network:
    driver: bridge

生成2048位的DH参数文件命令如下：

openssl dhparam -out /letsencrypt/dhparam-2048.pem 2048

live目录的证书会soft link到archive目录，而docker对soft link支持不好，因此需要同时映射live和archive目录。

更新nginx配置，启用HTTPS

处理http:

server {
    listen      80;
    server_name example.com www.example.com;

    # 重定向到https
    location / {
        rewrite ^ https://$host$request_uri? permanent;
    }

    # 高优先级，仅用于更新证书
    location ~ /.well-known/acme-challenge {
        allow all;
        root /data/letsencrypt;
    }
}

处理https:

server {
    listen 443 ssl http2;
    server_name example.com www.example.com;

    server_tokens off;

    ssl on;

    ssl_certificate /letsencrypt/live/example.com/fullchain.pem;
    ssl_certificate_key /letsencrypt/live/example.com/privkey.pem;

    ssl_buffer_size 8k;

    ssl_dhparam /letsencrypt/dhparam-2048.pem; # 使用2048位DH参数，加强安全

    ssl_protocols TLSv1.2 TLSv1.1 TLSv1;
    ssl_prefer_server_ciphers on;
    ssl_ciphers ECDH+AESGCM:ECDH+AES256:ECDH+AES128:DH+3DES:!ADH:!AECDH:!MD5;

    ssl_ecdh_curve secp384r1;
    ssl_session_tickets off;

    # OCSP stapling
    ssl_stapling on;
    ssl_stapling_verify on;
    resolver 8.8.8.8;

    root /usr/share/nginx/html;
    index index.html;
}

DH以及OCSP内容请参考：Strong SSL Security On nginx

重新启动web服务器：cd /letsencrypt && docker-compose up -d

4.2 更新证书

设置更新脚本
touch /letsencrypt/renew.sh && chmod +x /letsencrypt/renew.sh
nano /letsencrypt/renew.sh

renew.sh脚本内容如下：

#!/bin/bash

docker run -it --rm 
-v /letsencrypt/certbot/etc/letsencrypt:/etc/letsencrypt 
-v /letsencrypt/certbot/var/lib/letsencrypt:/var/lib/letsencrypt 
-v /letsencrypt/certbot/var/log/letsencrypt:/var/log/letsencrypt 
-v /letsencrypt/site:/data/letsencrypt 
certbot/certbot 
renew --webroot -w /data/letsencrypt --quiet && docker kill --signal=HUP demo-site

最后一行脚本说明：在更新完证书后，通知nginx重新加载配置。

设置定时任务
通过crontab设置定时任务：
crontab -e
添加一行，每周执行一次更新脚本：
0 1 * * 0 /letsencrypt/renew.sh

5. 安全加强

可以通过ssllabs.com验证证书，如果按照上述配置，应该可以获得A+评价。
当然，还可以进一步通过securityheaders.io校验网站安全性，对于nginx可以添加以下配置：

server {
    # ....

    location / {
        #security headers
        add_header Strict-Transport-Security "max-age=31536000; includeSubDomains; preload";
        add_header X-XSS-Protection "1; mode=block" always;
        add_header X-Content-Type-Options "nosniff" always;
        add_header X-Frame-Options "DENY" always;
        #CSP
        add_header Content-Security-Policy "frame-src 'self'; default-src 'self'; script-src 'self' 'unsafe-inline' https://maxcdn.bootstrapcdn.com https://ajax.googleapis.com; img-src 'self'; style-src 'self' https://maxcdn.bootstrapcdn.com; font-src 'self' data: https://maxcdn.bootstrapcdn.com; form-action 'self'; upgrade-insecure-requests;" always;
        add_header Referrer-Policy "strict-origin-when-cross-origin" always;
    }

    # ....
}

6. 小结

本文参考How to Set Up Free SSL Certificates from Let's Encrypt using Docker and Nginx，对Docker环境下如何使用Let's Encrypt自动获取/更新SSL证书做了一个简明攻略。
如果你正在使用K8S，ingress nginx和traefik都对let‘s encrypt提供了很好的支持，配合helm来安装部署，也更为简单方便。

作者：freefishz2
链接：https://www.jianshu.com/p/ea090833f766
来源：简书
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