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HAProxy 整合 SSL/TLS Client Certificate 教學

SJ

利用 SSL Client Certificate 驗證身份ssl-https

一般網站使用 HTTPS 進行連線時，大多數的情況都是為了實現資料傳輸加密，理論上透過 2048 長度的密鑰進行 SSL 通道加密是安全的。但其實 SSL 還提供另一個功能，就是用來確認身份。我們可以透過 OpenSSL 由我們的憑證簽發一組 SSL 用戶連線憑證，可以用來確認與驗證連線來源，可以想像成是一種安全且不需要輸入密碼的身份確認機制。

我們先來介紹一下如何透過 OpenSSL 產生可以用來驗證 Client 身份的憑證，首先我們先產生一組測試用的 CA 根憑證，如果用在開放的網路環境中，這個根憑證實際上需要花錢購買，請有公證信的第三方單位來核發。

產生測試根憑證 (Root CA)

Linux 憑證習慣放在 /etc/pki 目錄中，建立 CA 根憑證命令如下：

mkdir -p /etc/pki/CA
cd /etc/pki/CA
mkdir certs crl newcerts private
chmod 700 private
touch index.txt
echo 1000 > serial
echo 1000 > crlnumber
openssl genrsa -out ./private/ca.key 4096
openssl req -new -x509 -days 365 -key ./private/ca.key -out ./certs/ca.crt

上述命令我們產生一組長度為 4096 的金鑰，基本上目前金鑰長度最少要 2048 以上才會比較安全，不容易被破解。執行過程如下：

產生 SSL 連線中繼憑證 (Intermediate Certificate)

接著我們利用前面產生的測試根憑證，簽發一組金鑰長度為 2048 並且可以用來建立 SSL 連線的中繼憑證，命令如下：

openssl genrsa -out ./private/server.key 2048
openssl req -new -key ./private/server.key -out ./certs/server.csr
openssl x509 -req -days 365 -in ./certs/server.csr -CA ./certs/ca.crt -CAkey ./private/ca.key -set_serial 01 -out ./certs/server.crt

執行過程如下：

建立 Web Sever 需要的 PEM 檔 (合併金鑰與證書)

由於最後要用在 HAProxy 的設定中，所以我們先產生 PEM 檔，如下：

cat ./certs/server.crt > ./certs/server.pem
cat ./private/server.key >> ./certs/server.pem

設定 HAProxy 強制檢驗 Client Certificate

接著我們來設定 HAProxy SSL 連線設定 (HAProxy 安裝教學可以參考「富人用 L4 Switch，窮人用 Linux HAProxy！」這一篇文章)。請注意，HAProxy 必須 1.5.x 之後的版本才有預設編譯 SSL Module，記得先確認版本有沒有支援 SSL。然後先編輯 /etc/haproxy/haproxy.cfg，範例如下：

global
    log /dev/log local0
    log /dev/log local1 notice
    maxconn 1024
    user haproxy
    group haproxy
    daemon
    nbproc 1
    pidfile /var/run/haproxy.pid
    tune.ssl.default-dh-param 2048

defaults
    log global
    mode http
    option httplog
    option dontlognull
    timeout server 120s
    timeout connect 120s
    timeout client 120s
    retries 2

frontend ssl_switch
    mode http
    bind :443 ssl crt /etc/pki/CA/certs/server.pem ca-file /etc/pki/CA/certs/ca.crt verify required
    default_backend service_cluster if { ssl_fc_has_crt }

backend service_cluster
    mode http
    server srv1 192.168.0.1:80 check
    server srv2 192.168.0.2:80 check

haproxy.cfg 存檔後記得 restart haproxy 命令如下：

service haproxy restart

上述的設定我們限制 SSL 連線一定要使用 Server 所簽發的憑證，也就是「verify required」這一個設定，因此在沒有憑證的狀態下連線會出現以下錯誤畫面 (Chrome 為例)：

也可以直接透過 openssl 命令來測試 SSL 連線，輸入以下命令後由於沒有提供 Client 憑證進行連線，所以會直接被踢掉。

openssl s_client -connect 127.0.0.1:443

接著我們介紹如何簽發 SSL Client 連線憑證。

簽發 Client SSL 連線用憑證

接著我們開始簽發 Client SSL 連線憑證，這張憑證可以提供給使用者建立 SSL/TLS 連線，並且在 Server 上驗證憑證合法性。命令步驟如下：

openssl genrsa -out ./private/client.key 2048
openssl req -new -key ./private/client.key -out ./certs/client.csr
openssl x509 -req -days 365 -in ./certs/client.csr -CA ./certs/ca.crt -CAkey ./private/ca.key -set_serial 02 -out ./certs/client.crt

上述的過程我們會產生一張可以用來建立 SSL 連線的憑證 client.crt 與密鑰 client.key，一樣可以透過以下 openssl 命令測試 SSL 連線，執行命令如下：

openssl s_client -connect 127.0.0.1:443 -cert ./certs/client.crt -key ./private/client.key

當有給憑證進行連線就可以正確建立 SSL 通道了，不像之前會直接被踢掉。

建立傳說中的 .p12 檔

由於一般正常的使用者都是透過瀏覽器進入網站或服務 (應該沒有人用 openssl 或 open socket 這種低階方式)，所以我們必須建立可以直接匯入瀏覽器的 PKCS12 格式檔案，就是傳說中的 p12 檔。一樣是透過 openssl 工具，產生的方式如下：

openssl pkcs12 -export -in ./certs/client.crt -out ./certs/client.p12 -name "Client Name" -inkey ./private/client.key

建立時會要求輸入檔案的密碼，避免檔案外流後還有一道保障。

瀏覽器設定憑證進行連線

由於我們的 Server 目前已經設定為強制驗證 SSL Client Certificate，因此我們要將上述產生的 p12 檔匯入瀏覽器才能進行連線。以 Chrome 為例，點選「設定」在下方展開「顯示進階設定...」，進入「管理憑證...」功能，如下：

點選「匯入」，選取我們剛剛產生好的 p12 檔，匯入時要輸入密碼。

然後 Chrome Refresh 就可以看到瀏覽器抓到適合的憑證，並且出現確認畫面：

按下「確定」後就可以進入網站囉，如下：

出現上述的警告畫面是正常的，因為我們 Server 使用的憑證並非第三方公證單位所簽發，所以這樣就完成囉，如果要簽發可以通過驗證的憑證，就得花錢購買（但預計 2015 年會有免費的 SSL 憑證可以使用）。關於其他的 Web Server，像是 Apache, Nginx, Tomcat 等等，設定方法也都差不多，最多差在有的 Web Server 設定 Key 與 Certificate 時，不需要合併為 PEM 檔。下期我們再分享更進階的憑證玩法，下次再見...

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