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使用Let’s Encrypt的Certbot为ngxin生成ECDSA证书

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20170312
本文是以CentOS 6.8系统为基础的，而对于CentOS 7系统，certbot则包含在了EPEL源中，可以启用EPEL后直接安装，且命令也由certbot-auto改为了certbot，但是两者的命令参数是通用的。

256位的ECDSA密钥提供的安全性和3072位的RSA密钥相当，而对于大多数网站来说，2048位RSA密钥提供的安全性已经足够。ECDSA证书在算法和密钥长度上的优势可以提供更快的HTTPS访问速度，但浏览器和平台的支持度不如后者广泛。Nginx 1.11.0版本即开始支持ECDSA和RSA双证书配置，可以通过同时配置RSA证书来解决ECDSA证书的兼容性问题。以下内容主要是记录一下如何用Let's Encrypt官方推荐的Certbot生成ECDSA证书，亦为ECC证书。取得Certbot环境、全自动生成和更新RSA证书和注意事项，不再赘述。
主要参考：
Status of and instructions for EC certification generation using CertBot?

详细步骤：
1 进入Certbot工作目录

cd /etc/certbot/

2 生成ECDSA私钥
使用secp384r1曲线算法

openssl ecparam -genkey -name secp384r1 > ec.key

3 生成支持多域名的证书请求文件CSR
certbot目前只能以–csr的方式加载证书请求文件来生成ECDSA的证书，并且要求csr为der格式csr已支持der和pem格式；
使用–csr时，要将需要申请证书的域名全部包含在csr中，如co1dawn.com和www.co1dawn.com，即需要生成多域名的CSR。
3.1 方法一：（推荐直接使用方法二）

cp /usr/local/ssl/openssl.cnf /etc/certbot/
vi openssl.cnf

在[ req ]区块找到并去掉注释“#”：

req_extensions = v3_req # The extensions to add to a certificate request

在[ v3_req ] 加入如下内容:

subjectAltName = @alt_names
[ alt_names ]
DNS.1 = co1dawn.com
DNS.2 = www.co1dawn.com

修改后的样子:

[ v3_req ]

# Extensions to add to a certificate request

basicConstraints = CA:FALSE
keyUsage = nonRepudiation, digitalSignature, keyEncipherment
subjectAltName = @alt_names
[ alt_names ]
DNS.1 = co1dawn.com
DNS.2 = www.co1dawn.com

通过openssl使用-config参数生成多域名证书请求文件：

openssl req -new -sha384 -key ec.key -out ec-der.csr -outform der -config /etc/certbot/openssl.cnf

只需填入Common Name (e.g. server FQDN or YOUR name) []:co1dawn.com即可。前几项输入“.”，即为空；最后后两项留空即可。

You are about to be asked to enter information that will be incorporated
into your certificate request.
What you are about to enter is what is called a Distinguished Name or a DN.
There are quite a few fields but you can leave some blank
For some fields there will be a default value,
If you enter '.', the field will be left blank.
-----
Country Name (2 letter code) [AU]:.
State or Province Name (full name) [Some-State]:.
Locality Name (eg, city) []:.
Organization Name (eg, company) [Internet Widgits Pty Ltd]:.
Organizational Unit Name (eg, section) []:.
Common Name (e.g. server FQDN or YOUR name) []:co1dawn.com
Email Address []:.

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

3.2 方法二，更为简单，为推荐使用的方法

按需要做相应更改：

openssl req -new -sha384 -key ec.key -subj "/CN=co1dawn.com" -reqexts SAN -config <(cat /usr/local/ssl/openssl.cnf <(printf "[SAN]\nsubjectAltName=DNS:co1dawn.com,DNS:www.co1dawn.com")) -outform der -out ec-der.csr

/usr/local/ssl/openssl.cnf为openssl编译安装时所在位置，根据实际情况更改，考虑到安全性和兼容性，请编译升级到最新版的openssl 1.0.2。
3.3查看csr是否正确

openssl req -inform der -in ec-der.csr -noout -text
        ...
        Subject: CN=co1dawn.com
        ...
            X509v3 Subject Alternative Name:
                DNS:co1dawn.com, DNS:www.co1dawn.com
        ...

4 使用certbot生成ECDSA证书

./certbot-auto certonly --webroot -w /var/www/html/ -d co1dawn.com -d www.co1dawn.com --email "youremail@youremail.com" --csr "/etc/certbot/ec-der.csr"

具体命令的意义可参照之前的部分

IMPORTANT NOTES:
 - Congratulations! Your certificate and chain have been saved at
   /etc/certbot/0001_chain.pem. Your cert will expire on
   2016-11-29. To obtain a new or tweaked version of this certificate
   in the future, simply run certbot-auto again. To non-interactively
   renew *all* of your certificates, run "certbot-auto renew"
 - If you like Certbot, please consider supporting our work by:

   Donating to ISRG / Let's Encrypt:   https://letsencrypt.org/donate
   Donating to EFF:                    https://eff.org/donate-le

如不指定获取的证书存放目录时，默认放在cerbot程序所在目录，即/etc/certbot/。
生成三个证书：

0000_cert.pem  0000_chain.pem   0001_chain.pem

与certbot自动化生成并更新的RSA证书的对应关系是：

   0000_cert.pem   = cert.pem
   0000_chain.pem  = chain.pem
   0001_chain.pem  = fullchain.pem

在nginx中用到的是0000_chain.pem和0001_chain.pem，具体使用方法和前面一致。

使用cloudflare的chacha20/poly1305补丁编译nginx，在ngxin中配置ECDSA和RSA双证书后，需要提供并提升ECDSA和chacha20/poly1305的优先级，ssl_ciphers可参考该文进行配置：

ssl_ciphers 'ECDHE+aECDSA+CHACHA20:ECDHE+aRSA+CHACHA20:ECDHE+aECDSA+AESGCM:ECDHE+aRSA+AESGCM:ECDHE+aECDSA+AES256+SHA384:ECDHE+aRSA+AES256+SHA384:ECDHE+aECDSA+AES256+SHA:ECDHE+aRSA+AES256+SHA';

5 局限性
5.1 OCSP stapling
目前Let’s encrypt使用的中间证书和RSA证书是同一个，因此如果同时使用certbot生成的ECDSA和RSA双证书时，在nginx的OCSP stapling配置部分的ssl_trusted_certificate用0000_chain.pem或者chain.pem都可以，目前这两个中间证书其实是同一个证书。官方预计在2017年3月31日前使用ECDSA算法的中间证书；
5.2 无法自动更新
现在certbot还不能像RSA证书那样智能化的生成并更新ECDSA证书，只能手动运行，而且再次运行时文件名会递增，需要更改文件名或在nginx中更改证书位置。
6 展望
Certbot的作者们早已在github上讨论直接生成双证书的可行性，那将大大简化配置双证书的复杂度，只是还没有具体的时间表。