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让 Nginx 快速支持 TLS 1.3 协议

最近在看一些 TLS 协议 1.3 版本的相关知识，所以想分享一些信息，本文是第一篇，没有太多的理论细节，主要说下如何在 Nginx 上快速部署一个支持 TLS 1.3 协议版本的网站。

几个基本观点需要牢记。

1）截止到现在 TLS 1.3 协议仍然处于草案阶段，最新的 RFC 文档是 draft 28，对于大型系统来说，目前并不建议部署，当然对于个人网站来说，可以部署 TLS 1.3 版本。

2）TLS 1.3 和 TLS 1.2 版本有很大的不同，从协议消息的角度来看，两者是不兼容的，也正因为此，大型系统目前不建议采用 TLS 1.3 版本。

关于这两个版本之间的差异，后续我会写文章详细描述。

3）Nginx 底层使用的密码库是 OpenSSL，也就是说是否支持 TLS 1.3 版本，取决于 OpenSSL 库。

目前 Nginx 1.13 以上的版本支持 TLS 1.3 版本，而 OpenSSL 1.1.1 版本支持 TLS 1.3 版本，最新的 OpenSSL 1.1.1-pre5 支持 TLS 1.3 draft 26。

这篇文章运行环境如下：

Ubuntu 14.04.5 LTS 系统
gcc version 4.8.4
Nginx nginx1.13.5
openssl1.1.1

如果大家在具体安装的时候，遇到各类问题，可能和软件版本、系统环境有关，需要查看手册或者在线 Google。

安装 OpenSSL

了解 TLS 1.3 版本，最好的工具就是 OpenSSL，所以第一步就是安装 OpenSSL 密码库和命令行工具。

运行如下命令：

$ cd /root 

# 下载源代码 
$ wget https://www.openssl.org/source/old/1.1.1/openssl-1.1.1-pre1.tar.gz 

$ cd openssl-1.1.1-pre1

$ grep TLS1_3_VERSION_DRAFT_TXT ./* -R
# 输出 draft 23 
./include/openssl/tls1.h:# define TLS1_3_VERSION_DRAFT_TXT  "TLS 1.3 (draft 23)"

$ ./config --prefix=/usr/local/openssl1.1.1 --openssldir=/usr/local/openssl1.1.1 --libdir=lib shared   -Wl,-R,'$(LIBRPATH)' -Wl,--enable-new-dtags enable-ec_nistp_64_gcc_128 enable-tls1_3

$ make 
$ make install

在这个版本中，默认已经启用 TLS 1.3 ，所以不加 enable-tls1_3 参数也可以
OpenSSL 命令行工具和各类包、证书文件都保存在 /usr/local/openssl1.1.1 目录下。
该版本对应的 TLS 1.3 版本是 draft 23。

安装完成后，可以使用命令行工具了解相关 TLS 1.3 信息。

比如运行下列命令，了解该版本对应的所有密码套件：

$ ./usr/local/openssl1.1.1/bin/openssl ciphers  -V tls1_3 | column -t

0x13,0x02  -  TLS_AES_256_GCM_SHA384        TLSv1.3  Kx=any  Au=any  Enc=AESGCM(256)             Mac=AEAD
0x13,0x03  -  TLS_CHACHA20_POLY1305_SHA256  TLSv1.3  Kx=any  Au=any  Enc=CHACHA20/POLY1305(256)  Mac=AEAD
0x13,0x01  -  TLS_AES_128_GCM_SHA256        TLSv1.3  Kx=any  Au=any  Enc=AESGCM(128)             Mac=AEAD

可以看出 TLS 1.3 版本支持的密码套件进一步减少（增强了安全性）。

安装 Nginx

Nginx 支持 TLS 1.3 版本，指定 OpenSSL 库即可，运行命令如下：

$ cd /root  

$ wget http://nginx.org/download/nginx-1.13.5.tar.gz 
$ wget ftp://ftp.csx.cam.ac.uk/pub/software/programming/pcre/pcre-8.41.tar.gz

$ tar xvf pcre-8.41.tar.gz 
$ tar xvf nginx-1.13.5.tar.gz 

$ cd nginx-1.13.5

$ ./configure /
    --prefix=/usr/local/nginx1.13.5.tls1.3 /
    --with-http_ssl_module /
     --with-pcre=../pcre-8.41 /
    --with-stream /
    --with-openssl=../openssl-1.1.1-pre1 /
    --with-openssl-opt="enable-tls1_3 enable-ec_nistp_64_gcc_128" --with-pcre

$ make 
$ make install

—with-openssl-opt 参数主要是为了配置 OpenSSL

Nginx 配置 TLS 1.3 版本

$ cd /usr/local/nginx1.13.5.tls1.3 

$ vim conf/nginx.conf

nginx.conf 文件配置如下：

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

    ssl_certificate      /etc/letsencrypt/live/simplehttps.com/fullchain.pem;
    ssl_certificate_key  /etc/letsencrypt/live/simplehttps.com/privkey.pem;
    ssl_protocols        TLSv1 TLSv1.1 TLSv1.2 TLSv1.3;

    ssl_protocols      TLSv1.1 TLSv1.2 TLSv1.3;
    ssl_prefer_server_ciphers  on;

    ssl_ciphers     TLS13-AES-256-GCM-SHA384:TLS13-CHACHA20-POLY1305-SHA256:TLS13-AES-1
    28-GCM-SHA256:TLS13-AES-128-CCM-8-SHA256;

    location / {
        root   html;
        index  index.html index.htm;
    }
}

关于如何申请证书，可以参考我原来的文章。

配置 TLS 1.3 版本很简单，ssl_protocols 增加 TLSv1.3 即可。

运行如下命令启动 Nginx：

$ ./sbin/nginx

测试 TLS 1.3

使用三种方式测试网站是否支持 TLS 1.3 版本。

1）OpenSSL 命令行

运行下列命令：

$ /usr/local/openssl1.1.1/bin/openssl  s_client -connect www.simplehttps.com:443  -tls1_3      

# 输出 

New, TLSv1.3, Cipher is TLS_AES_256_GCM_SHA384
Server public key is 2048 bit
Secure Renegotiation IS NOT supported
Compression: NONE
Expansion: NONE
No ALPN negotiated
Early data was not sent
SSL-Session:
    Protocol  : TLSv1.3
    Cipher    : TLS_AES_256_GCM_SHA384

可见 TLSv1.3 已经成功支持。

2）Chrome

目前主流的浏览器都支持 TLS 1.3 版本，具体见下图：

让 Nginx 快速支持 TLS 1.3 协议