從沒法開啓 OCSP Stapling 提及，OCSP是什麼

時間 2021-01-30

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本文轉載自：https://imququ.com/post/why-can-not-turn-on-ocsp-stapling.html html

最近收到的幾封讀者郵件，都是詢問爲何在 Nginx 中沒法開啓 OCSP Stapling。具體現象是在 Nginx 中明明配置了 ssl_stapling on，但經過 SSL Labs 等工具查看，OCSP stapling 這一項並無生效。本文就這個問題詳細探討下，若是你只關心結論，直接跳到最後一節便可。git

我以前在《TLS 握手優化詳解》這篇文章中介紹了 OCSP 是什麼，爲何要開啓 OCSP Stapling，這裏再簡單介紹下：api

OCSP（Online Certificate Status Protocol，在線證書狀態協議）是用來檢驗證書合法性的在線查詢服務，通常由證書所屬 CA 提供。某些客戶端會在 TLS 握手階段進一步協商時，實時查詢 OCSP 接口，並在得到結果前阻塞後續流程。OCSP 查詢本質是一次完整的 HTTP 請求 - 響應，這中間 DNS 查詢、創建 TCP、服務端處理等環節均可能耗費很長時間，致使最終創建 TLS 鏈接時間變得更長。瀏覽器

而 OCSP Stapling（OCSP 封套），是指服務端主動獲取 OCSP 查詢結果並隨着證書一塊兒發送給客戶端，從而讓客戶端跳過本身去驗證的過程，提升 TLS 握手效率。bash

驗證 OCSP Stapling 狀態

經過前面提到的 SSL Labs 這個強大的在線服務，能夠輕鬆驗證指定網站是否開啓 OCSP Stapling。但這個網站功能太多，國內網站極可能要花十分鐘才能完成所有檢測項看到結果。服務器

使用 Wireshark 這個神器，設置好抓包條件和過濾器後，也能夠很方便地驗證某個網站是否開啓 OCSP Stapling，有興趣的同窗能夠本身試一下。session

本文介紹如何使用 openssl 這個命令行工具來完成一樣的任務。異步

多說一句，Mac 系統自帶的 openssl 版本過低了，建議經過 brew 裝上新版：ide

$ brew install openssl
$ brew link openssl --force

若是使用其它系統，也請經過 openssl version 檢查一下 openssl 的版本，不要太舊了。工具

服務端啓用 OCSP Stapling 以後，客戶端還須要在創建 TLS 時，在 Client Hello 中啓用 status_request 這個 TLS 擴展，告訴服務端本身但願獲得 OCSP Response。目前主流瀏覽器都會帶上 status_request，而在 openssl 中須要指定 -status 參數。完整命令以下：

$ openssl s_client -connect imququ.com:443 -status -tlsextdebug < /dev/null 2>&1 | grep -i "OCSP response"

若是你的服務器上部署了多個 HTTPS 站點，可能還須要加上 -servername 參數啓用 SNI：

$ openssl s_client -connect imququ.com:443 -servername imququ.com -status -tlsextdebug < /dev/null 2>&1 | grep -i "OCSP response"

若是結果是下面這樣，說明 OCSP Stapling 已開啓：

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

而這樣顯然是未開啓：

OCSP response: no response sent

獲取證書 OCSP Response

瞭解如何經過 openssl 驗證 OCSP Stapling 狀態後，咱們再來看看 OCSP Response 的完整內容，去掉前面命令中的 grep 就能夠看到。例如這是本站的：

$ openssl s_client -connect imququ.com:443 -status -tlsextdebug < /dev/null 2>&1OCSP response:
======================================
OCSP Response Data:
    OCSP Response Status: successful (0x0)
    Response Type: Basic OCSP Response
    Version: 1 (0x0)
    Responder Id: 87BAEBE8F7B12700EC9CD1A04EE0E123E57D809E
    Produced At: Mar 11 07:56:56 2016 GMT
    Responses:
    Certificate ID:
      Hash Algorithm: sha1
      Issuer Name Hash: 7C8E4E54532DB74C235073AAF1CDCF2C2423F86B
      Issuer Key Hash: F3B5560CC409B0B4CF1FAAF9DD2356F077E8A1F9
      Serial Number: 5A26
    Cert Status: good
    This Update: Mar 11 07:56:56 2016 GMT
    Next Update: Mar 18 07:56:56 2016 GMT

    Signature Algorithm: sha1WithRSAEncryption         8a:81:d6:a5:aa:8a:92:05:6f:39:97:f5:da:d0:bc:06:86:f2:
         ... ...
Certificate:
    Data:
        Version: 3 (0x2)
        Serial Number: 8 (0x8)
    Signature Algorithm: sha256WithRSAEncryption
        Issuer: C=US, O=GeoTrust Inc., CN=RapidSSL SHA256 CA - G4
        Validity
            Not Before: Jul 10 18:18:29 2015 GMT
            Not After : May 22 18:18:29 2016 GMT
        Subject: CN=RapidSSL SHA256 CA - G4 OCSP Responder
        Subject Public Key Info:
            Public Key Algorithm: rsaEncryption
                Public-Key: (2048 bit)
                Modulus:                    00:9d:e9:7b:75:81:1e:00:ab:b3:b4:cc:3f:a3:2d:
                    ... ...
                Exponent: 65537 (0x10001)
        X509v3 extensions:
            X509v3 Authority Key Identifier:
                keyid:F3:B5:56:0C:C4:09:B0:B4:CF:1F:AA:F9:DD:23:56:F0:77:E8:A1:F9

            OCSP No Check:

            X509v3 Subject Key Identifier:                87:BA:EB:E8:F7:B1:27:00:EC:9C:D1:A0:4E:E0:E1:23:E5:7D:80:9E
            X509v3 Extended Key Usage:
                OCSP Signing
            X509v3 Basic Constraints: critical
                CA:FALSE
            X509v3 Key Usage: critical
                Digital Signature
            X509v3 Subject Alternative Name:
                DirName:/CN=TGV-C-26
    Signature Algorithm: sha256WithRSAEncryption
         bb:ac:c3:3e:8b:20:be:a0:a7:4d:bb:e1:d1:c3:98:17:8e:58:
         ... ...
-----BEGIN CERTIFICATE-----
MIIDnTCCAoWgAwIBAgIBCDANBgkqhkiG9w0BAQsFADBHMQswCQYDVQQGEwJVUzEW
... ...
bmgyvaosG4GykSUnasMqfbA=
-----END CERTIFICATE-----
======================================

能夠看到 OCSP Response 由兩部分組成：OCSP Response Data 和 Certificate。OCSP Response Data 是本站證書的驗證信息；而 Certificate 則是用來驗證 OCSP Response Data。本例中的 Certificate 的 Common Name 是 RapidSSL SHA256 CA - G4 OCSP Responder，能夠看出它專屬於 RapidSSL 的 OCSP 服務。後面咱們會發現，並非每一家 CA 的 OCSP Response 都會提供 Certificate 信息。

上面這段 OCSP Response 信息是經過服務端 OCSP Stapling 獲取的。下面介紹如何經過 openssl 在本地獲取證書 OCSP Response。

首先須要準備好待驗證網站證書鏈上的全部證書。證書鏈通常由根證書、一個或多箇中間證書、站點證書組成。根證書內置在操做系統或瀏覽器內（Firefox），能夠直接導出，或者去各大 CA 官方下載；中間證書、站點證書在創建 TLS 鏈接時由服務端發送，能夠這樣獲取：

$ openssl s_client -connect imququ.com:443 -showcerts < /dev/null 2>&1CONNECTED(00000003)
depth=2 C = US, O = GeoTrust Inc., OU = (c) 2008 GeoTrust Inc. - For authorized use only, CN = GeoTrust Primary Certification Authority - G3
verify return:1depth=1 C = US, O = GeoTrust Inc., CN = RapidSSL SHA256 CA - G4
verify return:1depth=0 CN = www.imququ.com
verify return:1---
Certificate chain 0 s:/CN=www.imququ.com
   i:/C=US/O=GeoTrust Inc./CN=RapidSSL SHA256 CA - G4
-----BEGIN CERTIFICATE-----
MIIFMDCCBBigAwIBAgICWiYwDQYJKoZIhvcNAQELBQAwRzELMAkGA1UEBhMCVVMx
... ...
fBv5YysJ/pgFe75P9RVALMiPUPHvH2FGI47pxlvzs5+7Gt2p
-----END CERTIFICATE----- 1 s:/C=US/O=GeoTrust Inc./CN=RapidSSL SHA256 CA - G4
   i:/C=US/O=GeoTrust Inc./OU=(c) 2008 GeoTrust Inc. - For authorized use only/CN=GeoTrust Primary Certification Authority - G3
-----BEGIN CERTIFICATE-----
MIIEpjCCA46gAwIBAgIQKByJKWYUQ4BCY1U6MkCuszANBgkqhkiG9w0BAQsFADCB
... ...
nPvdJAq9WZFKQgM4EnEyiHagjny7Mu+IKhvUam9QuVJni6sw+h/94ySa
-----END CERTIFICATE-----
---
Server certificate
subject=/CN=www.imququ.com
issuer=/C=US/O=GeoTrust Inc./CN=RapidSSL SHA256 CA - G4
---
No client certificate CA names sent
Peer signing digest: SHA512
Server Temp Key: ECDH, P-256, 256 bits
---
SSL handshake has read 3460 bytes and written 434 bytes
---
New, TLSv1/SSLv3, Cipher is ECDHE-RSA-AES128-GCM-SHA256
Server public key is 4096 bit
Secure Renegotiation IS supported
Compression: NONE
Expansion: NONE
No ALPN negotiated
SSL-Session:
    Protocol  : TLSv1.2
    Cipher    : ECDHE-RSA-AES128-GCM-SHA256
    Session-ID: B6A0F49F6DAD0BD8AFB63F87D134FFCBC2B1487CD81440C26D165B5738A5C3EC
    Session-ID-ctx:
    Master-Key: 72871B14BC37B08F51F818285264169C512B865D13839C9B824175115F008801781FBAC64D01FC76376BCAB85E6B8F84
    Key-Arg   : None
    PSK identity: None
    PSK identity hint: None
    SRP username: None
    TLS session ticket lifetime hint: 86400 (seconds)
    TLS session ticket:    0000 - 56 f8 0d dd 0e ea 7d 0b-09 70 0b dd 52 da b7 a8   V.....}..p..R...
    ... ...                                                  ... ...    00a0 - c2 25 af a9 46 69 64 73-69 16 ea 64 94 c7 f4 a4   .%..Fidsi..d....

    Start Time: 1457861201
    Timeout   : 300 (sec)
    Verify return code: 0 (ok)
---
DONE

以上內容中 Certificate Chain 這一節，編號爲 0 的證書是站點證書；編號爲 1 的證書是中間證書。個人證書鏈一共是三級，服務端只須要發送兩個證書，對於四級證書鏈，服務端就須要發送三個證書了。總之，只有根證書無需發送。

將站點證書保存爲 site.pem；中間證書保存爲 intermediate.pem（若是有多箇中間證書，按照子證書在上的順序保存）；再從系統中導出對應的根證書存爲 root.pem。這樣，證書鏈上的全部證書都搞定了。爲了確保無誤，建議再驗證一下每一個證書的 Common Name：

$ openssl x509 -in site.pem -noout -subject
subject= /CN=www.imququ.com

$ openssl x509 -in intermediate.pem -noout -subject
subject= /C=US/O=GeoTrust Inc./CN=RapidSSL SHA256 CA - G4

$ openssl x509 -in root.pem -noout -subject
subject= /C=US/O=GeoTrust Inc./OU=(c) 2008 GeoTrust Inc. - For authorized use only/CN=GeoTrust Primary Certification Authority - G3

接着，獲取站點證書的 OCSP 服務地址：

$ openssl x509 -in site.pem -noout -ocsp_uri
http://gz.symcd.com

如今萬事具有，使用如下命令便可得到站點證書的 OCSP Response：

$ openssl ocsp -issuer intermediate.pem -cert site.pem -no_nonce -text -url http://gz.symcd.com

OCSP Request Data:
    Version: 1 (0x0)
    Requestor List:
        Certificate ID:
          Hash Algorithm: sha1
          Issuer Name Hash: 7C8E4E54532DB74C235073AAF1CDCF2C2423F86B
          Issuer Key Hash: F3B5560CC409B0B4CF1FAAF9DD2356F077E8A1F9
          Serial Number: 5A26
OCSP Response Data:
    OCSP Response Status: successful (0x0)
    Response Type: Basic OCSP Response
    Version: 1 (0x0)
    Responder Id: 87BAEBE8F7B12700EC9CD1A04EE0E123E57D809E
    Produced At: Mar 11 07:56:56 2016 GMT
    Responses:
    Certificate ID:
      Hash Algorithm: sha1
      Issuer Name Hash: 7C8E4E54532DB74C235073AAF1CDCF2C2423F86B
      Issuer Key Hash: F3B5560CC409B0B4CF1FAAF9DD2356F077E8A1F9
      Serial Number: 5A26
    Cert Status: good
    This Update: Mar 11 07:56:56 2016 GMT
    Next Update: Mar 18 07:56:56 2016 GMT

    Signature Algorithm: sha1WithRSAEncryption         8a:81:d6:a5:aa:8a:92:05:6f:39:97:f5:da:d0:bc:06:86:f2:
         ... ...
Certificate:
    Data:
        Version: 3 (0x2)
        Serial Number: 8 (0x8)
    Signature Algorithm: sha256WithRSAEncryption
        Issuer: C=US, O=GeoTrust Inc., CN=RapidSSL SHA256 CA - G4
        Validity
            Not Before: Jul 10 18:18:29 2015 GMT
            Not After : May 22 18:18:29 2016 GMT
        Subject: CN=RapidSSL SHA256 CA - G4 OCSP Responder
        Subject Public Key Info:
            Public Key Algorithm: rsaEncryption
                Public-Key: (2048 bit)
                Modulus:                    00:9d:e9:7b:75:81:1e:00:ab:b3:b4:cc:3f:a3:2d:
                    ... ...
                Exponent: 65537 (0x10001)
        X509v3 extensions:
            X509v3 Authority Key Identifier:
                keyid:F3:B5:56:0C:C4:09:B0:B4:CF:1F:AA:F9:DD:23:56:F0:77:E8:A1:F9

            OCSP No Check:

            X509v3 Subject Key Identifier:                87:BA:EB:E8:F7:B1:27:00:EC:9C:D1:A0:4E:E0:E1:23:E5:7D:80:9E
            X509v3 Extended Key Usage:
                OCSP Signing
            X509v3 Basic Constraints: critical
                CA:FALSE
            X509v3 Key Usage: critical
                Digital Signature
            X509v3 Subject Alternative Name:
                DirName:/CN=TGV-C-26
    Signature Algorithm: sha256WithRSAEncryption
         ... ...
-----BEGIN CERTIFICATE-----
MIIDnTCCAoWgAwIBAgIBCDANBgkqhkiG9w0BAQsFADBHMQswCQYDVQQGEwJVUzEW
... ...
bmgyvaosG4GykSUnasMqfbA=
-----END CERTIFICATE-----
Response Verify Failure140735166222416:error:27069065:OCSP routines:OCSP_basic_verify:certificate verify error:ocsp_vfy.c:138:Verify error:unable to get local issuer certificate
site.pem: good
    This Update: Mar 11 07:56:56 2016 GMT
    Next Update: Mar 18 07:56:56 2016 GMT

能夠看到，本身獲取的 OCSP Response 和服務端發送的 OCSP Stapling 徹底一致，響應中的 Cert Status: good 表示證書合法。

可是，這段內容最後，多了這樣的奇怪信息：

Response Verify Failure
140735166222416:error:27069065:OCSP routines:OCSP_basic_verify:certificate verify error:ocsp_vfy.c:138:Verify error:unable to get local issuer certificate

實際上，這是由於咱們沒有告訴 openssl 應該信任哪些證書，openssl 沒法驗證 OCSP Response 內容而報的錯。這個錯誤能夠經過加上 -noverify 參數屏蔽，但更好的作法是經過 -CAfile 指定信任證書。

將根證書、所有中間證書按照子證書在上的順序，保存爲 chain.pem。再次執行：

$ openssl ocsp -CAfile chain.pem -issuer intermediate.pem -cert site.pem -no_nonce -text -url http://gz.symcd.com

這下，最終的結果就是 Response verify OK 了。

Nginx 在實現 OCSP Stapling 這部分邏輯時，直接使用了 OpenSSL 庫（這也解釋了爲何 Nginx + BoringSSL 不支持 OCSP Stapling）。咱們再來看看 Nginx 中與 OCSP Stapling 有關的三個重要配置項：

ssl_stapling               on;
ssl_stapling_verify        on;
ssl_trusted_certificate    /your/path/to/chained.pem;

ssl_stapling 的做用天然不用說，ssl_trusted_certificate 至關於前面命令中的 -CAfile。還記得前面說過「若是不指定 -CAfile 就得加上 -noverify」麼，換句話說，若是開啓了 Nginx 的 ssl_stapling_verify，但沒有正確配置 ssl_trusted_certificate，就會致使 OCSP Response 驗證失敗，OCSP Stapling 天然不會生效。

昨天給我寫信的那位同窗就是栽在這裏。實際上，檢查 Nginx 的 error_log，應該有相似這樣的錯誤：

[error] 5594#0: OCSP_basic_verify() failed (SSL: error:27069065:OCSP routines:OCSP_basic_verify:certificate verify error:Verify error:unable to get local issuer certificate) while requesting certificate status, responder: gz.symcd.com

能夠看到，這個錯誤確實是 OpenSSL 庫報的。

看到這裏，有些同窗可能會說：不對，我明明開啓了 ssl_stapling_verify，也沒有指定 ssl_trusted_certificate，爲何個人 OCSP Stapling 功能也是正常的呢？

昨天那位同窗的郵件中也問到這個奇怪的問題：

我 Nginx 目前的 OCSP stapling 配置爲：

ssl_stapling on;
ssl_stapling_verify on;
resolver 8.8.8.8 8.8.4.4 223.5.5.5 valid=300s;
resolver_timeout 5s;

有個奇怪的問題：
我在使用 AlphaSSL 證書的域名測試 OCSP stapling 顯示 NO，可是用配置了 COMODO ECC 證書的域名 OCSP stapling 就爲 Yes。兩個域名的 Nginx 配置徹底相同。

看來這個問題遠遠沒這麼簡單，難道還跟證書有關？我找了一個一樣使用 COMODO 證書的站點，使用前面講過的方法得到了它的 OCSP Response：

$ openssl ocsp -CAfile root.pem -issuer intermediate.pem -cert site.pem -no_nonce -text -url http://ocsp.comodoca.com

OCSP Request Data:
    Version: 1 (0x0)
    Requestor List:
        Certificate ID:
          Hash Algorithm: sha1
          Issuer Name Hash: 7AE13EE8A0C42A2CB428CBE7A605461940E2A1E9
          Issuer Key Hash: 90AF6A3A945A0BD890EA125673DF43B43A28DAE7
          Serial Number: 15F3C026B44BEEF870A7A496640BC484
OCSP Response Data:
    OCSP Response Status: successful (0x0)
    Response Type: Basic OCSP Response
    Version: 1 (0x0)
    Responder Id: 90AF6A3A945A0BD890EA125673DF43B43A28DAE7
    Produced At: Mar 12 23:59:22 2016 GMT
    Responses:
    Certificate ID:
      Hash Algorithm: sha1
      Issuer Name Hash: 7AE13EE8A0C42A2CB428CBE7A605461940E2A1E9
      Issuer Key Hash: 90AF6A3A945A0BD890EA125673DF43B43A28DAE7
      Serial Number: 15F3C026B44BEEF870A7A496640BC484
    Cert Status: good
    This Update: Mar 12 23:59:22 2016 GMT
    Next Update: Mar 16 23:59:22 2016 GMT

    Signature Algorithm: sha256WithRSAEncryption         29:a8:b4:a3:60:98:d9:c3:4f:56:4b:72:6c:9a:9e:7f:51:2d:
         ... ...
Response Verify Failure140735166222416:error:27069076:OCSP routines:OCSP_basic_verify:signer certificate not found:ocsp_vfy.c:92:
site.pem: good
    This Update: Mar 12 23:59:22 2016 GMT
    Next Update: Mar 16 23:59:22 2016 GMT

此次測試全部步驟跟以前同樣，證書狀態正常，也指定了 -CAfile，但 OCSP Response 驗證仍是失敗：

Response Verify Failure
140735166222416:error:27069076:OCSP routines:OCSP_basic_verify:signer certificate not found:ocsp_vfy.c:92:

從錯誤信息中能夠得知，COMODO 的 OCSP Response 沒有提供 Certificate 信息，致使沒法驗證其內容。進一步測試發現，對於這種狀況，Nginx 直接忽略了ssl_stapling_verify 參數，不管是否配置，都不執行 verify 操做。

通過測試，Let's Encrypt 的 OCSP 服務也沒有返回 Certificate，因此使用 Let's Encrypt 證書，開啓 OCSP Stapling 也無需配置 ssl_trusted_certificate。

順便說一下，獲取 Let's Encrypt 證書的 OCSP Response 必定要指定 Host，就像這樣：

openssl ocsp -CAfile chain.pem -issuer intermediate.pem -cert site.pem -no_nonce -text -url http://ocsp.int-x1.letsencrypt.org/ -header "HOST" "ocsp.int-x1.letsencrypt.org"

啓用 OCSP Stapling 的條件

在 Nginx 中配置 ssl_stapling on 並 reload 後，Nginx 並不會立刻獲取 OCSP Response，它要等第一個請求過來，再發起異步 OCSP 請求，因此剛開始幾個響應，極可能不帶 OCSP Stapling。另外，有時候因爲 OCSP 域名沒法解析，或者服務器沒法訪問形成 OCSP Response 獲取失敗，也會致使 OCSP Stapling 沒法生效。這是首先須要排查的地方，通常在 Nginx 的 error_log 中會有這樣的錯誤：

[error] 5225#0: xxx.com could not be resolved (110: Operation timed out) while requesting certificate status, responder: xxx.com

若是 OCSP Response 包含了 Certificate 信息，而且 Nginx 配置了 ssl_stapling_verify on，那麼須要確保正確配置了 ssl_trusted_certificate 參數，這個參數應該指向一個包含根證書、中間證書的文件（順序是子證書在上、父證書在下），不然 OCSP Stapling 沒法生效。這時候 Nginx 的 error_log 中會出現相似這樣的錯誤：

[error] 4832#0: OCSP_basic_verify() failed (SSL: error:27069065:OCSP routines:OCSP_basic_verify:certificate verify error:Verify error:unable to get local issuer certificate) while requesting certificate status, responder: xxx.com

若是證書 OCSP Response 沒有包含 Certificate 信息，例如 COMODO、Let's Encrypt 家的部分證書，那麼 ssl_stapling_verify 和 ssl_trusted_certificate 兩個配置能夠忽略，徹底不影響開啓 OCSP Stapling。