提醒：本文最後更新於 970 天前，文中所描述的資訊可能已發生改變，請謹慎使用。

很早之前我就在關注 Let's Encrypt 這個免費、自動化、開放的證書籤發服務。它由 ISRG（Internet Security Research Group，網際網路安全研究小組）提供服務，而 ISRG 是來自於美國加利福尼亞州的一個公益組織。Let's Encrypt 得到了 Mozilla、Cisco、Akamai、Electronic Frontier Foundation 和 Chrome 等眾多公司和機構的支援，發展十分迅猛。

申請 Let's Encrypt 證書不但免費，還非常簡單，雖然每次只有 90 天的有效期，但可以通過指令碼定期更新，配好之後一勞永逸。經過一段時間的觀望，我也正式啟用 Let's Encrypt 證書了，本文記錄本站申請過程和遇到的問題。

我沒有使用 Let's Encrypt 官網提供的工具來申請證書，而是用了 acme-tiny 這個更為小巧的開源工具。以下內容基本按照 acme-tiny 的說明文件寫的，省略了一些我不需要的步驟。

ACME 全稱是 Automated Certificate Management Environment，直譯過來是自動化證書管理環境的意思，Let's Encrypt 的證書籤發過程使用的就是 ACME 協議。有關 ACME 協議的更多資料可以在這個倉庫找到。

建立帳號

首先建立一個目錄，例如 ssl，用來存放各種臨時檔案和最後的證書檔案。進入這個目錄，建立一個 RSA 私鑰用於 Let's Encrypt 識別你的身份：

openssl genrsa 4096 > account.key

建立 CSR 檔案

接著就可以生成 CSR（Certificate Signing Request，證書籤名請求）檔案了。在這之前，還需要建立域名私鑰（一定不要使用上面的賬戶私鑰），根據證書不同型別，域名私鑰也可以選擇 RSA 和 ECC 兩種不同型別。以下兩種方式請根據實際情況二選一。

1）建立 RSA 私鑰（相容性好）：

openssl genrsa 4096 > domain.key

2）建立 ECC 私鑰（部分老舊作業系統、瀏覽器不支援。優點是證書體積小）：

#secp256r1
openssl ecparam -genkey -name secp256r1 | openssl ec -out domain.key

#secp384r1
 

openssl ecparam -genkey -name secp384r1 | openssl ec -out domain.key

有關 ECC 證書的更多介紹，請點選這裡。

有了私鑰檔案，就可以生成 CSR 檔案了。在 CSR 中推薦至少把域名帶 www 和不帶 www 的兩種情況都加進去，其它子域可以根據需要新增（目前一張證書最多可以包含 100 個域名）：

openssl req -new -sha256 -key domain.key -subj "/" -reqexts SAN -config <(cat /etc/ssl/openssl.cnf <(printf "[SAN]\nsubjectAltName=DNS:yoursite.com,DNS:www.yoursite.com")) > domain.csr

執行這一步時，如果提示找不到 /etc/ssl/openssl.cnf 檔案，請看看 /usr/local/openssl/ssl/openssl.cnf 是否存在。如果還是不行，也可以使用互動方式建立 CSR（需要注意 Common Name 必須為你的域名）：

openssl req -new -sha256 -key domain.key -out domain.csr

配置驗證服務

我們知道，CA 在簽發 DV（Domain Validation）證書時，需要驗證域名所有權。傳統 CA 的驗證方式一般是往 [email protected] 發驗證郵件，而 Let's Encrypt 是在你的伺服器上生成一個隨機驗證檔案，再通過建立 CSR 時指定的域名訪問，如果可以訪問則表明你對這個域名有控制權。

首先建立用於存放驗證檔案的目錄，例如：

mkdir ~/www/challenges/

然後配置一個 HTTP 服務，以 Nginx 為例：

server {
    server_name www.yoursite.com yoursite.com;

    location ^~ /.well-known/acme-challenge/ {
        alias /home/xxx/www/challenges/;
        try_files $uri =404;
    }

    location / {
        rewrite ^/(.*)$ https://yoursite.com/$1 permanent;
    }
}

以上配置優先查詢 ~/www/challenges/ 目錄下的檔案，如果找不到就重定向到 HTTPS 地址。這個驗證服務以後更新證書還要用到，建議一直保留。

獲取網站證書

先把 acme-tiny 指令碼儲存到之前的 ssl 目錄：

wget https://raw.githubusercontent.com/diafygi/acme-tiny/master/acme_tiny.py

指定賬戶私鑰、CSR 以及驗證目錄，執行指令碼：

python acme_tiny.py --account-key ./account.key --csr ./domain.csr --acme-dir ~/www/challenges/ > ./signed.crt

如果一切正常，當前目錄下就會生成一個 signed.crt，這就是申請好的證書檔案。

如果你把域名 DNS 解析放在國內，這一步很可能會遇到類似這樣的錯誤：

ValueError: Wrote file to /home/xxx/www/challenges/oJbvpIhkwkBGBAQUklWJXyC8VbWAdQqlgpwUJkgC1Vg, but couldn't download http://www.yoursite.com/.well-known/acme-challenge/oJbvpIhkwkBGBAQUklWJXyC8VbWAdQqlgpwUJkgC1Vg

這是因為你的域名很可能在國外無法解析，可以找臺國外 VPS 驗證下。我的域名最近從 DNSPod 換到了阿里雲解析，最後又換到了 CloudXNS，就是因為最近前兩家在國外都很不穩定。如果你也遇到了類似情況，可以暫時使用國外的 DNS 解析服務商，例如 dns.he.net。如果還是搞不定，也可以試試「Neilpang/le」這個工具的 DNS Mode。

搞定網站證書後，還要下載 Let's Encrypt 的中間證書。我在之前的文章中講過，配置 HTTPS 證書時既不要漏掉中間證書，也不要包含根證書。在 Nginx 配置中，需要把中間證書和網站證書合在一起：

wget -O - https://letsencrypt.org/certs/lets-encrypt-x3-cross-signed.pem > intermediate.pem
cat signed.crt intermediate.pem > chained.pem

為了後續能順利啟用 OCSP Stapling，我們再把根證書和中間證書合在一起：

wget -O - https://letsencrypt.org/certs/isrgrootx1.pem > root.pem
cat intermediate.pem root.pem > full_chained.pem

最終，修改 Nginx 中有關證書的配置並 reload 服務即可：

ssl_certificate     ~/www/ssl/chained.pem;
ssl_certificate_key ~/www/ssl/domain.key;

Nginx 中與 HTTPS 有關的配置項很多，這裡不一一列舉了。如有需要，請參考本站配置。

配置自動更新

Let's Encrypt 簽發的證書只有 90 天有效期，推薦使用指令碼定期更新。例如我就建立了一個 renew_cert.sh 並通過 chmod a+x renew_cert.sh 賦予執行許可權。檔案內容如下：

#!/bin/bash

cd /home/xxx/www/ssl/
python acme_tiny.py --account-key account.key --csr domain.csr --acme-dir /home/xxx/www/challenges/ > signed.crt || exit
wget -O - https://letsencrypt.org/certs/lets-encrypt-x3-cross-signed.pem > intermediate.pem
cat signed.crt intermediate.pem > chained.pem
service nginx reload

crontab 中使用絕對路徑比較保險，crontab -e 加入以下內容：

0 0 1 * * /home/xxx/shell/renew_cert.sh >/dev/null 2>&1

這樣以後證書每個月都會自動更新，一勞永逸。實際上，Let's Encrypt 官方將證書有效期定為 90 天一方面是為了更安全，更重要的是鼓勵使用者採用自動化部署方案。

幾個問題

Let's Encrypt 證書的相容性，所有作業系統、瀏覽器預設是否都能識別是大家最關心的問題。實際上，由於 Let's Encrypt 與 IdenTrust 的 DST Root CA 做了交叉認證，相容性還是不錯的，目前我只是發現在 Android 2 和 Windows XP 下有問題（Firefox 的證書那一套是自己實現的，不依賴於系統，XP 下只有 Firefox 信任 Let's Encrypt 證書），其它環境都正常。

（Windows XP 不信任 Let's Encrypt 的中間證書）

更新：根據 Let's Encrypt 官方說明，Windows XP 下的問題很快就會解決：

A bug in Windows XP causes parsing of our current cross-signature from IdenTrust to fail. We will be correcting this by getting new cross-signatures from IdenTrust which work on Windows XP.
注：已於 2016 年 3 月 26 日解決。

另外一個問題有關 ECC 證書，官網表示計劃將在 2016 年提供對 ECC 證書的支援：

Right now all of our root and intermediate keys use RSA. We're planning to generate ECC keys and make an ECC option available to subscribers in 2016. via
注：Let's Encrypt 已於 2016 年 2 月 11 日開始支援簽發 ECC 證書。

Let's Encrypt 官方的新特性預告可以在這個頁面檢視。

我個人建議：對於個人使用者來說，如果非常在意證書相容性，可以購買 RapidSSL Standard 或者 Comodo Positive SSL 這兩種證書。其中 RapidSSL 證書一共才三級，比較小；Comodo Positive 有四級，但可以申請 ECC 證書；二者都有著不錯的相容性，也非常廉價（一年不到 10$）。當然，如果不用考慮 Windows XP 使用者，那麼強烈推薦 Let's Encrypt！

更新：Let's Encrypt 已經支援 Windows XP 和簽發 ECC 證書，對於個人使用者來說，目前 Let's Encrypt 無疑是最好的選擇。

本文先寫到這裡，如果你在申請 Let's Encrypt 證書的過程中遇到問題，可以給我留言，也歡迎交流各種心得！

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發表於 2015-12-25 02:02:38 ，並被新增「 HTTPS 」標籤 ，最後修改於 2016-03-26 17:25:48 。檢視本文 Markdown 版本 »

提醒：本文最後更新於 970 天前，文中所描述的資訊可能已發生改變，請謹慎使用。