SSL 证书：为什么你的网站需要 HTTPS

适用场景：为 Nginx 反向代理配置 HTTPS，让浏览器地址栏显示安全锁。

前置阅读：Nginx 反向代理：从概念到实战 解释了 Nginx 做 SSL 终止的原理，本文聚焦证书本身。

1. SSL 证书是什么

SSL（Secure Sockets Layer）证书是一段数字文件，绑定在域名上，用于：

1. 加密通信：浏览器与服务器之间传输的数据被加密，中间人无法窃听
2. 身份验证：证书由受信任的 CA（Certificate Authority）签发，证明「这个域名确实属于这个服务器」

现在 SSL 已被 TLS（Transport Layer Security）取代，但人们仍习惯说「SSL 证书」。

1.1 一次 HTTPS 连接发生了什么

Client                              Server
  |                                    |
  |  --- ClientHello (支持的加密算法) ---> |
  |                                    |
  |  <--- ServerHello + 证书 (含公钥) ---  |
  |                                    |
  |  验证证书 → CA 是否可信? 域名是否匹配?  |
  |                                    |
  |  --- 用公钥加密 Pre-Master Secret -> |
  |                                    |
  |  Server 用私钥解密 → 双方各自生成会话密钥 |
  |                                    |
  |  ======= 对称加密通信 =============    |

核心：证书 = 公钥 + 域名 + CA 签名。私钥保存在服务器，永远不暴露。

1.2 证书文件结构

Certbot 申请后会在 /etc/letsencrypt/live/<域名>/ 下生成四个文件：

文件	用途
fullchain.pem	完整证书链 = 服务器证书 + 中间 CA 证书，Nginx 用它给客户端
privkey.pem	私钥，Nginx 用它解密客户端发来的 Pre-Master Secret
cert.pem	只有服务器证书，一般不直接用
chain.pem	只有中间 CA 证书，一般不直接用

Nginx 只需要 fullchain.pem 和 privkey.pem。

2. 为什么要在 Nginx 后配置 SSL

2.1 Nginx 作为 SSL 终止点

在反向代理架构中，SSL 通常由 Nginx 负责终止，后端服务只处理 HTTP：

浏览器 --HTTPS--> Nginx :443  --HTTP--> 后端 :8080
                   ↑
              SSL 在这里终止

这样做的好处：

好处	说明
统一管理	证书只配在 Nginx 一层，后端服务不需要关证书
简化后端	后端只监听 HTTP，不需要处理 TLS 握手逻辑
灵活性	换证书、改 TLS 版本只改 Nginx 配置，不改代码
多服务共用	一个证书、一个 443 端口，多个后端服务共享域名

2.2 没有 SSL 会怎样

• 浏览器会标记网站「不安全」，用户信任度降低
• API 回调（企业微信、支付宝、Stripe）要求 HTTPS，不支持 HTTP
• 数据传输明文暴露，Wi-Fi 劫持或中间人可截获敏感信息（密码、Token、会话）
• Let's Encrypt 等免费 CA 让 HTTPS 成本几乎为零，没有理由不用

3. Let's Encrypt 与 Certbot

3.1 Let's Encrypt 是什么

Let's Encrypt 是一家免费的、自动化的、开放的 CA。它通过 ACME 协议自动签发证书，无需人工审核。

特点：

• 免费：不需要付费
• 自动续期：证书有效期 90 天，Certbot 自动续期
• 主流信任：所有新浏览器和操作系统都信任 Let's Encrypt

3.2 申请证书的前置条件

条件	说明
域名 DNS 已生效	dig yourdomain.com +short 能返回服务器 IP
Nginx 已启动且 80 端口可用	Certbot 通过 HTTP-01 验证域名所有权
服务器防火墙开放 80 和 443	ufw allow 80/tcp && ufw allow 443/tcp

HTTP-01 验证原理：CA 向 http://yourdomain.com/.well-known/acme-challenge/<token> 发一个请求，Certbot 预先在这个路径放好应答文件，证明你能控制这个域名的服务器。

3.3 安装 Certbot

apt update
apt install -y certbot python3-certbot-nginx

3.4 申请证书

certbot --nginx -d yourdomain.com -d www.yourdomain.com

Certbot 会：

1. 与 Let's Encrypt 通信完成域名验证
2. 下载证书到 /etc/letsencrypt/live/yourdomain.com/
3. 自动修改 Nginx 配置，插入 SSL 指令
4. 重载 Nginx

也可以只申请证书，不自动修改 Nginx（手动配置模式）：

certbot certonly --nginx -d yourdomain.com -d www.yourdomain.com

3.5 手动配置 Nginx（不依赖 Certbot 自动改写）

Certbot 申请后，手动在 Nginx 配置中添加：

server {
    listen 443 ssl;
    server_name yourdomain.com www.yourdomain.com;

    ssl_certificate     /etc/letsencrypt/live/yourdomain.com/fullchain.pem;
    ssl_certificate_key /etc/letsencrypt/live/yourdomain.com/privkey.pem;

    ssl_protocols       TLSv1.2 TLSv1.3;
    ssl_ciphers         HIGH:!aNULL:!MD5;
    ssl_prefer_server_ciphers on;
    ssl_session_cache   shared:SSL:10m;
    ssl_session_timeout 10m;

    location / {
        proxy_pass http://127.0.0.1:8080;
    }
}

server {
    listen 80;
    server_name yourdomain.com www.yourdomain.com;
    return 301 https://$host$request_uri;
}

3.6 各指令说明

指令	说明
listen 443 ssl	监听 HTTPS 端口
ssl_certificate	证书链文件路径（给客户端的）
ssl_certificate_key	私钥文件路径（服务器解密用）
ssl_protocols	允许的 TLS 版本，禁用 SSLv3/TLSv1.0/TLSv1.1
ssl_ciphers	允许的加密套件
ssl_prefer_server_ciphers	服务器优先选择加密套件
ssl_session_cache	SSL 会话缓存，减少握手开销
ssl_session_timeout	会话缓存有效时间

4. 证书自动续期

Let's Encrypt 证书有效期 90 天，Certbot 安装时已自动配置 systemd timer 或 cron 续期。

4.1 验证续期是否正常

certbot renew --dry-run

输出包含 Congratulations, all simulated renewals succeeded 即正常。

4.2 查看下次续期时间

certbot certificates

4.3 续期失败的常见原因

原因	排查方法
Nginx 未运行	systemctl status nginx
80 端口被占用	ss -tlnp | grep :80
DNS 失效	dig yourdomain.com +short
防火墙拦截	ufw status 确认 80/443 开放

4.4 续期后重载 Nginx

Certbot 默认续期后会自动 reload Nginx。如果手动续期需要自己 reload：

certbot renew
systemctl reload nginx

也可以通过 deploy hook 确保每次续期后自动 reload：

certbot renew --deploy-hook "systemctl reload nginx"

5. 多域名证书（SAN 证书）

一个证书可以同时保护多个域名：

certbot --nginx \
  -d yourdomain.com \
  -d www.yourdomain.com \
  -d api.yourdomain.com

适合单台 Nginx 挂多个子域名的场景。如果子域名较多（如 *.yourdomain.com），需要申请通配符证书，只能用 DNS-01 验证（不支持 HTTP-01）：

certbot --manual --preferred-challenges dns certonly \
  -d yourdomain.com -d "*.yourdomain.com"

Certbot 会提示你在 DNS 添加一条 TXT 记录来验证。

6. 常见问题

浏览器提示证书不受信任

1. 检查证书域名与访问域名是否匹配：

   openssl x509 -in /etc/letsencrypt/live/yourdomain.com/fullchain.pem -text -noout | grep -A1 "Subject Alternative Name"

2. 检查证书是否过期：

   openssl x509 -in /etc/letsencrypt/live/yourdomain.com/fullchain.pem -enddate -noout

3. 检查证书链是否完整（fullchain.pem 而不是 cert.pem）

ERR_SSL_VERSION_OR_CIPHER_MISMATCH

TLS 版本不匹配，确保 Nginx 配置中没有过期的协议：

ssl_protocols TLSv1.2 TLSv1.3;

证书续期后浏览器仍显示旧证书

Nginx 没有 reload，仍在用旧证书：

systemctl reload nginx

Mixed Content 警告

HTTPS 页面引用了 HTTP 资源（图片、脚本）。后端生成链接时使用 HTTPS，检查 X-Forwarded-Proto Header 是否正确传递：

proxy_set_header X-Forwarded-Proto $scheme;

7. 延伸阅读

• Nginx 反向代理：从概念到实战 - Nginx 做 SSL 终止的配置详解
• 域名解析与反向代理部署 - 阿里云 + DigitalOcean 的完整部署流程，包含 Certbot 实操
• Let's Encrypt 官方文档
• SSL Labs 测试 - 检测你的 HTTPS 配置安全等级