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title = "网络艺术:SSL/TLS证书"
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date = 2024-02-15
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[taxonomies]
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tags = ["Network"]
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前言 什么是SSL/TLS证书？它有什么作用？如何部署？
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<!-- more -->
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## 什么是SSL/TLS证书
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SSL 的全称是 ``Secure Sockets Layer``（安全套接字层），而 TLS 的全称是 ``Transport Layer Security``（传输层安全协议）。最初由 Netscape 开发的 SSL 协议用于保护网络通信，但由于其存在的安全漏洞，后来被更新、更安全的 TLS 协议所取代。
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如今，当我们谈论“SSL 证书”时，实际上指的是支持 TLS 协议的数字证书，``两者在功能上没有本质区别，只是在命名上沿用了历史传统``。该证书是由受信任的数字证书颁发机构 CA，在验证服务器身份后颁发，且具有服务器身份验证和数据传输加密功能。简单来说就是``HTTP+SSL/TLS证书=HTTPS.``
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## SSL证书是如何工作的
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- 当我们点击一个超链接（HTTP），浏览器帮我们跳转到新标签页；
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- 通过DNS（Domain name system）查询找到该域名（地址栏中的如www.xxx.com之类的字符）对应的IP地址，可能是某个CDN的地址；
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- 服务器上已经配置好certificate.crt（公钥）和private.key（私钥）；
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- CDN随后与真正的服务器建立连接，服务器上的反向代理（可能是nginx或者caddy）检测连接，并用配置好的证书将连接升级为HTTPS；
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- HTTPS握手并将内容显示在浏览器上。
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## SSL/TLS证书的握手过程
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- 客户端发送"ClientHello"消息，包含支持的加密算法和TLS版本；
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- 服务器回应"ServerHello"消息，选择加密算法并发送SSL/TLS证书；
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- 客户端验证证书的有效性(通过内置的CA根证书)；
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- 客户端使用服务器公钥加密一个"预主密钥"并发送给服务器；
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- 双方根据预主密钥生成会话密钥；
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- 使用会话密钥进行加密通信；
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- 加密通信：握手完成后，所有数据传输都使用协商好的对称密钥加密。
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> 使用公钥加密的数据只能用对应的私钥解密，使用私钥加密(签名)的数据可以用对应的公钥验证。
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> 客户端和服务器都支持非常多的密码套件，比如“ECDHE-RSA-AES256-GCM-SHA384”。格式是“密钥交换算法 + 签名算法 + 对称加密算法 + 摘要算法”，这个密码套件的意思就是：“握手时使用 ECDHE 算法进行密钥交换，用 RSA 签名和身份认证，握手后的通信使用 AES 对称算法，密钥长度 256 位，分组模式是 GCM，摘要算法 SHA384 用于消息认证和产生随机数。”
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## CA证书
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可以看到，验证证书的有效性需要通过CA证书，由CA机构（如DigiCert
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Let's Encrypt）等颁布，CA证书的层级结构如下：
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- 根CA证书：最高级别的证书，自签名，是整个信任链的起点.
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- 中间CA证书：由根CA签发，可以签发终端实体证书或其他中间CA证书.
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- 终端实体证书：由根CA或中间CA签发给网站、服务器等实体使用.
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操作系统和浏览器``内置了受信任的根CA证书列表``,当验证网站证书时，系统会沿着证书链向上追溯至根CA;如果能找到一个受信任的根CA，且证书链上所有签名有效，则验证通过.这就是保护我们上网安全的``信任链``的基础。
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当我们访问网页时，往往会看到左上角的``锁``图标，里面是``Google Trust Services``或者``DigiCert Inc``等等，代表证书的颁发来源。如果锁提示不安全，可能是证书过期或者找不到CA证书，即有可能是自签名证书。``什么是自签名证书？``
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## 证书颁发
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我们先来看证书颁发的流程。
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- 证书申请：网站所有者向证书颁发机构(CA)申请SSL/TLS证书，提供域名和组织信息。
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- 身份验证：CA验证申请者的身份和域名所有权。验证方式包括域名验证(DV)、组织验证(OV)或扩展验证(EV)。
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- 证书签发：验证通过后，CA使用其私钥为申请者签发数字证书，包含公钥、域名信息、颁发者信息和有效期等。
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- 安装部署：网站管理员将证书安装到Web服务器上。
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可以看到过程有点麻烦，个人建站的话往往使用自签名证书，即``ssh-keygen``生成的公钥和私钥，由于没有CA所以会显示不安全。
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## 申请证书
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- [sslforfree](https://www.sslforfree.com/)由 ZeroSSL 支持颁发的免费SSL证书.
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- 通过[AMH](https://amh.sh/ssl.htm)提供的自助在线申请服务申请SSL通配符证书.需要注册AMH账号.
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- [letsencrypt](https://letsencrypt.osfipin.com/)，支持申请多渠道SSL证书.
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- 借助[Punchsalad](https://punchsalad.com/ssl-certificate-generator/)提供的在线服务申请SSL证书，无需登录，仅需邮箱即可完成SSL通配符证书申请和签发.
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## DV/OV/EV SSL证书的区别
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以下是三种主要SSL证书验证类型的对比：
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| 特性 | 域名型SSL (DV SSL) | 企业型SSL (OV SSL) | 增强型SSL (EV SSL) |
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| **验证级别** | 最低 | 中等 | 最高 |
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| **验证内容** | 仅验证域名所有权 | 验证域名所有权和组织信息 | 最严格的验证，包括法律、物理和运营存在的全面验证 |
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| **验证流程** | 自动化验证（邮件、DNS记录等） | 半自动验证 | 人工审核为主 |
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| **签发时间** | 几分钟到数小时 | 1-3个工作日 | 5-7个工作日 |
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| **浏览器显示** | 普通锁图标 | 普通锁图标 | 地址栏绿色显示（部分浏览器已取消） |
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| **适用场景** | 个人博客、信息网站 | 企业网站、电子商务 | 银行、金融机构、大型电商 |
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| **成本** | 低 | 中等 | 高 |
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| **信任度** | 基本 | 中等 | 最高 |
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| **证书信息** | 只包含域名信息 | 包含组织名称和域名 | 包含完整的组织详细信息 |
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| **安全加密强度** | 相同 | 相同 | 相同 |
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## 证书类型
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有时候可以购买如``*.xxx.com``的通配符证书，即一个证书通用与所有子域名。以及还有其他如多域名证书和上面提到的DV/OV/EV证书的类型。
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| 证书类型 | 覆盖范围 | 安全级别 | 验证过程 | 适用场景 | 价格范围 |
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| 单域名证书 | 仅一个特定域名 | 基本到高 | DV/OV/EV | 个人网站或小型企业 | 低到高 |
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| 通配符证书 | 主域名及其所有一级子域名 | 基本到中等 | DV/OV | 拥有多个子域名的网站 | 中等到高 |
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| 多域名证书(SAN) | 多个不同域名 | 基本到高 | DV/OV/EV | 管理多个不相关域名的企业 | 中等到高 |
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| 自签名证书 | 任意 | 低 | 无需验证 | 测试环境、内部网络 | 免费 |
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**Done.**
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