Linux下生成免费HTTPS证书

前言

HTTPS在HTTP的基础上通过传输加密和身份认证保证了传输过程的安全性，安全基础为SSL(安全套接字协议)。

简单原理

总的来说，先通过非对称加密传输密钥，之后用该密钥对数据进行对称加密。

1. 客户端向服务器发起HTTPS请求，连接到服务器的443端口
2. 服务器端有一个密钥对，即公钥和私钥，是用来进行非对称加密使用的，服务器端保存着私钥，不能泄露，公钥可以发送给任何人。服务器将自己的证书发送给客户端，证书中包含公钥。
3. 客户端收到服务器端的证书之后，对证书进行检查，验证其合法性。如果公钥合格，那么客户端会生成一个随机值，这个随机值就是用于进行对称加密的密钥，我们将该密钥称之为client key，即客户端密钥，这样在概念上和服务器端的密钥容易进行区分。然后用服务器的公钥对客户端密钥进行非对称加密，这样客户端密钥就变成密文了，至此，HTTPS中的第一次报文请求结束。
4. 客户端发起HTTPS中的第二个报文请求，将加密之后的客户端密钥发送给服务器。
5. 服务器接收到客户端发来的密文之后，用自己的私钥对其进行非对称解密，解密之后的明文就是客户端密钥，然后用客户端密钥对数据进行对称加密，这样数据就变成了密文。然后服务器将加密后的密文发送给客户端。
6. 客户端收到服务器发送来的密文，用客户端密钥对其进行对称解密，得到服务器发送的数据。这样HTTPS中的第二个报文请求结束，整个HTTPS传输完成。

生成HTTPS证书

查看系统是否安装了openssl

openssl version -a

生成根证书的私钥

openssl genrsa -des3 -out server.key 2048

genrsa:产生rsa密钥
-out:输出文件名
2048:密钥的长度位数，默认为512

最后生成server.key文件

去除访问server.key每次输入密码的步骤

openssl rsa -in server.key -out server.key

生成服务器证书的申请文件

openssl req -new -key server.key -out server.csr

主要填写内容如下

Country Name (2 letter code) [AU]:CN  国家
State or Province Name (full name) [Some-State]:SH  省
Locality Name (eg, city) []:SH  市
Organization Name (eg, company) [Internet Widgits Pty Ltd]:SZZ  组织
Organizational Unit Name (eg, section) []:SZZ   单位
Common Name (e.g. server FQDN or YOUR name) []:SZZ 个人
Email Address []:szz@13.com  邮箱

Please enter the following 'extra' attributes
to be sent with your certificate request
A challenge password []: 密码
An optional company name []: 公司(可选)

最后生成server.csr文件

生成根证书

openssl req -new -x509 -key server.key -out ca.crt -days 3650

-new:表示生成一个新证书签署请求
-x509:专用于CA生成自签证书，如果不是自签证书则不需要此项
-key:用到的私钥文件
-out:证书的保存路径
-days:证书的有效期限，单位是天

最后生成ca.crt文件

生成服务器证书

openssl x509 -req -days 3650 -in server.csr -CA ca.crt -CAkey server.key -CAcreateserial -out server.crt

最后生成ca.srl，server.crt两个文件，此时一共生成了server.key，server.csr，ca.srl，ca.crt，server.crt 5个文件。

使用Docker安装Nginx

前提是已经安装了Docker并且已启动，Linux下Docker安装及使用

安装Nginx

docker pull nginx

运行Nginx

docker run --name nginx -p 8080:80 -p 443:443 -d nginx

服务器端口8080映射容器内部的80端口，443(HTTPS使用)映射443端口，-d表示后台运行，此时访问页面如下

如果不能访问，记得要开放防火墙对端口8080的访问。

将之前生成的证书拷贝到Nginx配置目录

docker cp server.key c38536903a8d:/etc/nginx/
docker cp server.crt c38536903a8d:/etc/nginx/

将证书拷贝到容器内部的/etc/nginx/路径下，c38536903a8d为容器ID

修改Nginx配置文件

docker cp c38536903a8d:/etc/nginx/nginx.conf .

先将配置文件从容器内部复制到当前目录

user  nginx;
worker_processes  auto;

error_log  /var/log/nginx/error.log notice;
pid        /var/run/nginx.pid;

events {
    worker_connections  1024;
}

http {
    include       /etc/nginx/mime.types;
    default_type  application/octet-stream;

    log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
                      '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
                      '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';

    access_log  /var/log/nginx/access.log  main;

    sendfile        on;
    #tcp_nopush     on;
    keepalive_timeout  65;

    #gzip  on;

    include /etc/nginx/conf.d/*.conf;

    server {
        listen 443;
        server_name 42.192.20.119;  #这里可以填IP或者域名
        ssl on;
        ssl_certificate /etc/nginx/server.crt;     #配置证书位置
        ssl_certificate_key /etc/nginx/server.key; #配置秘钥位置】
        location / {
            root /usr/share/nginx/html;
            index index.html;
        }
    }
}

增加的内容为整个server块，配置了监听端口号和SSL证书的路径。

docker cp nginx.conf c38536903a8d:/etc/nginx/

将配置文件拷贝到容器内。

重启Nginx

docker restart c38536903a8d

此时访问页面如下，可以看到证书已经生效了。

参考

彻底搞懂HTTPS的加密原理
HTTPS理论基础
【教程】Linux下Https证书生成，与Nginx配置https
Docker 命令大全
【Nginx】之 nginx.conf 配置详解