Nginx开启OCSP Stapling

0x00 一个问题

最近我们需要将某个站点从http切换到https。在测试的时候，我们发现一些使用IE浏览器的用户，首次打开https的页面需要20s左右的时间，但是使用Chrome的用户却没有这个情况。

0x10 OCSP简介

我们知道每一张SSL证书都有一个有效期，但是有些证书会因为种种原因，在有效期之内就被废除了。那么对于浏览器来说，当它从一个站点获取证书时就需要验证此证书是否已经被废除。在过去，为了达到这个目的，浏览器会定期更新证书吊销列表（CRL）。这个列表会列出所有已经失效的证书，如果获取的证书在这个列表中，那么对不起，你的这张证书就不被浏览器信任了。但是这种方式有着很明显的缺陷：一个是列表会越来越大，无论是保存还是查询都会变得越来越慢；另一个是更新实时性差，如果一个证书被吊销，只有等到下次更新CRL时浏览器才会知道，这段时间内就有安全问题。

为了解决CRL的这些不足，在线证书状态协议（OCSP，Online Certificate Status Protocol）出现了。通过OCSP，浏览器可以在线向CA证书颁发机构查询证书的有效性。这样，浏览器就无需在本地维护一张表，同时由于是在线查询，实时性得到保障。然而，这种方式也有自己的问题：客户端在任何协商前必须等待OCSP的请求返回！细心点的读者已经想到，如果此时浏览器无法访问到对应的CA证书颁发机构，那么就会出现文章开头的问题。没错，IE浏览器正是使用OCSP来对证书进行验证。由于我们的测试环境无法访问公网，所以IE在一开始就会因无法获取到CA的返回而保持等待状态，直至超时。而Chrome则默认关闭了OCSP验证，取而代之的是Google自己的实现方式（CRLSets，一种类似CRL的实现），因此没有出现这个问题。

0x20 OCSP Stapling

OCSP Stapling则解决了上述的问题。服务端主动通过OCSP获得证书状态，并随着证书一起发送给客户端，这样客户端就可以跳过自己去验证的步骤，以提高SSL握手的效率。

0x30 验证OCSP Stapling状态

你可以用Wireshark抓包或者到SSL Labs来查询自己站点的OCSP Stapling是否启用，也可以用我下面介绍的openssl命令行方式来轻松完成任务。

由于CentOS 6自带的openssl是1.0.1版本，而我希望能使用最新版本的openssl，所以我们先去Openssl官网下载最新的源码包编译安装，当前我能下载到的最新版本是1.1.0d。

目前主流的浏览器在建立TLS时，会发送一个status_request扩展，告诉服务器想得到OCSP Response。在openssl命令行中，加入-status参数有同样的效果。如果服务器启用了SNI，那么还需要加入-servername参数指定你需要查询的域名：

bash$ openssl s_client connect xyz.cn:443 -servername www.xyz.cn -status -tlsextdebug < /dev/null 2&>1|grep -i "ocsp response"

如果结果是下面这样，那就是开启了OCSP Stapling：

OCSP response: 
OCSP Response Data:
    OCSP Response Status: successful (0x0)
    Response Type: Basic OCSP Response

而如果是这样，显然没开启：

OCSP response: no response sent

0x40 Nginx配置OCSP Stapling

Nginx中与OCSP Stapling相关的有以下几个配置项：

ssl_stapling    on;
ssl_stalping_verify    on;
ssl_trusted_certificate    /path/to/chain.pem;

注意此功能需要Nginx版本1.3.7以上。

前两个都好理解，最后一个是什么证书呢？

其实这里应该是一个完整的证书链，按照从上到下的顺序应该包括站点证书、中间证书（1张或多张）、根证书。证书服务商在你购买证书时会告诉你站点证书和中间证书，或者如果你忘了，也可以通过openssl命令行轻松获取：

bash$ openssl s_client connect xyz.cn:443 -showcerts < /dev/null 2&>1

显示结果如下（省略部分内容）：

CONNECTED(00000003)
depth=2 C = US, O = GeoTrust Inc., CN = GeoTrust Global CA
verify error:num=20:unable to get local issuer certificate
---
Certificate chain
 0 s:/C=CN/ST=Jiangsu/L=Nanjing/O=XYZ Insurance Co.,Ltd./OU=R&D Dept./CN=*.xyz.cn
   i:/C=US/O=GeoTrust Inc./CN=GeoTrust SSL CA - G3
-----BEGIN CERTIFICATE-----
MIIE6zCCA9OgAwIBAgIQMnPsmcfMo25b3nxFKihPCzANBgkqhkiG9w0BAQsFADBE
......
qjmhhFFHbLiqCpP2HTvh
-----END CERTIFICATE-----
 1 s:/C=US/O=GeoTrust Inc./CN=GeoTrust SSL CA - G3
   i:/C=US/O=GeoTrust Inc./CN=GeoTrust Global CA
-----BEGIN CERTIFICATE-----
MIIETzCCAzegAwIBAgIDAjpvMA0GCSqGSIb3DQEBCwUAMEIxCzAJBgNVBAYTAlVT
......
zNSS
-----END CERTIFICATE-----
 2 s:/C=US/O=GeoTrust Inc./CN=GeoTrust Global CA
   i:/C=US/O=Equifax/OU=Equifax Secure Certificate Authority
-----BEGIN CERTIFICATE-----
MIIDfTCCAuagAwIBAgIDErvmMA0GCSqGSIb3DQEBBQUAME4xCzAJBgNVBAYTAlVT
.....
b8ravHNjkOR/ez4iyz0H7V84dJzjA1BOoa+Y7mHyhD8S
-----END CERTIFICATE-----
---
Server certificate
subject=/C=CN/ST=Jiangsu/L=Nanjing/O=XYZ Insurance Co.,Ltd./OU=R&D Dept./CN=*.xyz.cn
issuer=/C=US/O=GeoTrust Inc./CN=GeoTrust SSL CA - G3
---
......

    Start Time: 1487731515
    Timeout   : 7200 (sec)
    Verify return code: 20 (unable to get local issuer certificate)
    Extended master secret: no
---
DONE

这样我们就得到了站点证书（0）和中间证书（1、2）。从最后一张中间证书可以看到根证书的颁发机构为Equifax Secure Certificate Authority。此时我们可以到根证书颁发机构的网站下载到此根证书，也可以从操作系统中导出：

。

上面的返回内容中有一个报错信息：Verify return code: 20 (unable to get local issuer certificate)，这是因为我们没有指定根证书。在得到根证书后，我们可以再次执行上面的命令，并加入-CAfile root.pem选项：

bash$ openssl s_client connect xyz.cn:443 -showcerts < /dev/null 2&>1

将会显示：Verify return code: 0 (ok)

接下来，我们将站点证书保存为site.pem，中间证书保存为intermediate.pem，根证书保存为root.pem，然后再将这三种证书按序保存为chain.pem：

bash$ cat site.pem intermediate.pem root.pem > chain.pem

这样就能完成Nginx的OCSP Stapling配置了。

0x50 参考：

【1】从无法开启 OCSP Stapling 说起

【2】RFC5280