SSL/TLS 憑證

目錄

1. 什麼是 SSL/TLS 憑證
2. 憑證類型
3. 憑證驗證鏈
4. 取得與安裝憑證
5. 實戰範例
6. 最佳實踐
7. 常見問題
8. 總結

什麼是 SSL/TLS 憑證

SSL/TLS 憑證是一種數位憑證，用於：

• 身份驗證：證明網站的真實身份
• 資料加密：提供公鑰用於建立加密連線
• 資料完整性：確保資料未被竄改

SSL vs TLS

現況：雖然常說 "SSL 憑證"，但實際上現在都是使用 TLS 協定。

憑證的作用

1. 身份驗證

使用者 → 我如何知道這真的是 google.com？
憑證   → 我由可信的 CA 簽發，證明這是真的 Google

2. 加密通訊

憑證包含公鑰 → 用於加密傳輸的對稱金鑰
               → 只有伺服器的私鑰能解密

3. 資料完整性

使用數位簽章確保：
- 憑證本身未被竄改
- 傳輸的資料未被修改

憑證類型

依驗證級別分類

依涵蓋範圍分類

單一網域憑證 (Single Domain)

涵蓋：example.com
不涵蓋：www.example.com, blog.example.com

多網域憑證 (Multi-Domain / SAN)

涵蓋：
- example.com
- www.example.com
- shop.example.com
- another-domain.com

萬用憑證 (Wildcard)

涵蓋：
- *.example.com
  → www.example.com ✅
  → blog.example.com ✅
  → api.example.com ✅

不涵蓋：
- example.com ❌（需額外新增）
- sub.blog.example.com ❌（多層子網域）

憑證內容結構

什麼是 X.509？

X.509 是 國際標準的數位憑證格式，由 ITU-T（國際電信聯盟）制定，定義了憑證應該包含哪些欄位以及如何編碼。

類比：
就像身分證有固定欄位（姓名、出生日期、照片位置）
X.509 定義憑證的固定欄位（主體、公鑰、有效期、簽章）

X.509 v3 憑證欄位

Subject 主體欄位詳解

憑證結構圖

X.509 v3 憑證
├── 版本號 (Version: 3)
├── 序號 (Serial Number)
├── 簽名演算法 (Signature Algorithm)
├── 簽發者 (Issuer)
│   └── CA 的識別資訊
├── 有效期限 (Validity)
│   ├── Not Before: 2024-01-01
│   └── Not After: 2025-01-01
├── 主體 (Subject)
│   ├── CN (Common Name): example.com
│   ├── O (Organization): Example Inc.
│   ├── L (Locality): Taipei
│   └── C (Country): TW
├── 公鑰 (Subject Public Key Info)
│   ├── 演算法: RSA 2048 bit
│   └── 公鑰值
├── 擴展欄位 (Extensions) ← v3 新增
│   ├── Subject Alternative Names (SAN)
│   ├── Key Usage
│   └── Extended Key Usage
└── 數位簽章 (Signature)
    └── CA 的私鑰簽名

查看憑證內容

# 查看憑證詳細資訊
openssl x509 -in certificate.crt -text -noout

# 查看憑證的網域名稱
openssl x509 -in certificate.crt -noout -subject

# 查看憑證到期日
openssl x509 -in certificate.crt -noout -dates

# 查看憑證的公鑰
openssl x509 -in certificate.crt -noout -pubkey

憑證驗證鏈 (Certificate Chain)

信任鏈結構

根憑證 (Root CA)
  │ 自我簽署，內建於作業系統/瀏覽器
  │
  ↓ 簽發
  │
中繼憑證 (Intermediate CA)
  │ 由根憑證簽發
  │ 實際簽發網站憑證
  │
  ↓ 簽發
  │
網站憑證 (End Entity / Leaf Certificate)
  │ 你的網站憑證
  └── example.com

為什麼需要中繼憑證？

安全性：

• 根憑證離線保存，減少風險
• 中繼憑證被破解時，只需撤銷中繼憑證

靈活性：

• 可以簽發不同類型的中繼憑證
• 便於管理和撤銷

完整的憑證鏈

伺服器應該提供：

1. 網站憑證 (example.com)
2. 中繼憑證 (Intermediate CA)
3. 根憑證（通常不需要，因為已內建）

檢查憑證鏈：

# 查看完整憑證鏈
openssl s_client -connect example.com:443 -showcerts

# 驗證憑證鏈
openssl verify -CAfile ca-bundle.crt example.com.crt

憑證驗證過程

瀏覽器驗證步驟

1. 接收憑證
   ↓
2. 檢查有效期限
   ├─ 已過期？ → ❌ 顯示警告
   └─ 未生效？ → ❌ 顯示警告
   ↓
3. 檢查網域名稱
   ├─ CN 或 SAN 匹配？
   ├─ Yes → ✅ 繼續
   └─ No → ❌ 網域名稱不符
   ↓
4. 驗證憑證鏈
   ├─ 找到中繼憑證？
   ├─ 追溯到受信任的根憑證？
   ├─ Yes → ✅ 繼續
   └─ No → ❌ 無法驗證
   ↓
5. 檢查撤銷狀態
   ├─ CRL (憑證撤銷清單)
   ├─ OCSP (線上憑證狀態協定)
   ├─ 未被撤銷？ → ✅
   └─ 已撤銷？ → ❌ 憑證無效
   ↓
6. 驗證數位簽章
   ├─ 使用 CA 公鑰驗證
   ├─ 簽章正確？ → ✅
   └─ 簽章錯誤？ → ❌ 憑證被竄改
   ↓
✅ 全部通過 → 顯示 🔒 綠鎖
❌ 任一失敗 → 顯示警告

憑證提供商 (CA)

免費憑證

Let's Encrypt

• 類型：DV 憑證
• 價格：完全免費
• 有效期：90 天（可自動續期）
• 支援：單一網域、萬用憑證
• 特點：自動化簽發，廣泛支援
• 限制：僅 DV，無 OV/EV

ZeroSSL

• 類型：DV 憑證
• 價格：免費（有限制）/ 付費
• 有效期：90 天
• 特點：類似 Let's Encrypt

商業憑證提供商

DigiCert

• 類型：DV, OV, EV
• 特點：業界領導品牌，企業級支援
• 價格：$$$$

Sectigo (原 Comodo)

• 類型：DV, OV, EV
• 特點：性價比高
• 價格：$$ - $$$

GlobalSign

• 類型：DV, OV, EV
• 特點：國際認證
• 價格：$$$ - $$$$

如何選擇？

實戰範例

範例 1：使用 Let's Encrypt 取得免費憑證

1. 安裝 Certbot

# Ubuntu/Debian
sudo apt update
sudo apt install certbot python3-certbot-nginx

# CentOS/RHEL
sudo yum install certbot python3-certbot-nginx

2. 取得憑證（Nginx）

# 自動配置 Nginx
sudo certbot --nginx -d example.com -d www.example.com

# 僅取得憑證，手動配置
sudo certbot certonly --nginx -d example.com

3. 自動續期

# 測試續期
sudo certbot renew --dry-run

# 設定自動續期（Cron）
sudo crontab -e
# 每天凌晨 2:00 檢查並續期
0 2 * * * certbot renew --quiet

範例 2：使用商業憑證

1. 生成 CSR (Certificate Signing Request)

# 生成私鑰和 CSR
openssl req -new -newkey rsa:2048 -nodes \
  -keyout example.com.key \
  -out example.com.csr

# 填寫資訊
Country Name: TW
State: Taiwan
Locality: Taipei
Organization: Example Inc.
Common Name: example.com
Email: admin@example.com

2. 提交 CSR 給 CA

• 上傳 CSR 到 CA 網站
• 完成網域驗證
• 等待簽發

3. 下載憑證

• 網站憑證 (example.com.crt)
• 中繼憑證 (intermediate.crt)
• 合併憑證鏈

# 合併憑證鏈
cat example.com.crt intermediate.crt > fullchain.crt

範例 3：憑證檔案格式與轉換

常見格式

PEM (Privacy Enhanced Mail)

-----BEGIN CERTIFICATE-----
MIIDXTCCAkWgAwIBAgIJAKJ...
-----END CERTIFICATE-----

特點：
- Base64 編碼
- 最常見格式
- 副檔名：.pem, .crt, .cer, .key

DER (Distinguished Encoding Rules)

特點：
- 二進位格式
- 副檔名：.der, .cer
- Windows 常用

PFX/P12 (PKCS#12)

特點：
- 包含私鑰和憑證
- 通常有密碼保護
- 副檔名：.pfx, .p12
- Windows IIS 使用

格式轉換

# PEM → DER
openssl x509 -in cert.pem -outform DER -out cert.der

# DER → PEM
openssl x509 -in cert.der -inform DER -out cert.pem

# PEM → PFX (包含私鑰)
openssl pkcs12 -export -out cert.pfx \
  -inkey private.key -in cert.pem -certfile ca-bundle.crt

# PFX → PEM
openssl pkcs12 -in cert.pfx -out cert.pem -nodes

範例 4：憑證撤銷機制

何時需要撤銷？

• 🔴 私鑰洩露或被盜
• 🔴 憑證資訊錯誤
• 🔴 網域所有權變更
• 🔴 組織結構變更
• 🔴 發現安全漏洞

撤銷方式

CRL (Certificate Revocation List)

優點：簡單
缺點：
- 檔案越來越大
- 更新頻率低
- 效能問題

OCSP (Online Certificate Status Protocol)

優點：
- 即時查詢
- 回應小
缺點：
- 隱私問題（CA 知道你訪問哪些網站）
- 可能有延遲

OCSP Stapling

伺服器主動查詢並附上 OCSP 回應
優點：
- 減少客戶端查詢
- 改善隱私
- 提升效能

最佳實踐

1. 私鑰管理

# 生成強私鑰 (RSA 2048 或 4096 bit)
openssl genrsa -out private.key 2048

# 或使用 ECC (更快，更安全)
openssl ecparam -genkey -name prime256v1 -out private.key

# 設定正確權限（僅所有者可讀）
chmod 600 private.key
chown root:root private.key

# 檢查私鑰
openssl rsa -in private.key -check

2. 憑證設定建議

• ✅ 使用 TLS 1.2 或更高版本
• ✅ 使用強加密套件
• ✅ 啟用 HSTS
• ✅ 實作 OCSP Stapling
• ✅ 使用完整憑證鏈
• ✅ 設定憑證到期提醒
• ✅ 定期更新憑證（90 天以內）
• ❌ 不使用 SHA-1（已廢棄）
• ❌ 不使用自簽憑證於正式環境
• ❌ 不共享私鑰

3. 監控與維護

# 檢查憑證到期日
openssl x509 -in cert.pem -noout -dates

# 計算剩餘天數
openssl x509 -in cert.pem -noout -enddate | \
  awk -F= '{print $2}' | xargs -I{} date -d {} +%s

# 設定監控腳本
# 當憑證剩餘少於 30 天時發送警告

常見問題

問題 1：憑證鏈不完整

錯誤：unable to get local issuer certificate

解決：確保提供完整憑證鏈
cat cert.crt intermediate.crt > fullchain.crt

問題 2：憑證與私鑰不匹配

# 檢查憑證和私鑰是否匹配
openssl x509 -in cert.crt -noout -modulus | md5sum
openssl rsa -in private.key -noout -modulus | md5sum
# 兩者輸出應該相同

問題 3：混合內容警告

原因：HTTPS 頁面載入 HTTP 資源

解決：將所有資源改為 HTTPS 或相對路徑

問題 4：憑證過期

預防：
- 設定自動續期（Let's Encrypt）
- 監控憑證到期日
- 提前 30 天更新

總結

核心要點

1. 憑證類型選擇：

   • DV 憑證：個人網站、部落格（免費 Let's Encrypt）
   • OV 憑證：企業官網
   • EV 憑證：金融、電商平台

2. 憑證驗證流程：

   • 檢查有效期限
   • 驗證網域名稱
   • 確認憑證鏈完整
   • 檢查撤銷狀態

3. 最佳實踐：

   • 保護私鑰安全（600 權限）
   • 使用 TLS 1.2 或更高版本
   • 啟用 OCSP Stapling
   • 定期監控憑證到期日

4. 自動化管理：

   • Let's Encrypt + Certbot 自動續期
   • 設定到期提醒（提前 30 天）
   • 使用 Infrastructure as Code 管理

快速參考

建立日期：2025-10-28 最後更新：2025-11-18