Nginx + LibreSSL - 尝鲜测试

jopen 6年前

tl;dr: 用上 LibreSSL 已经第二个夜晚了 ... 依然运行良好

7月11日,LibreSSL团队发布 LibreSSL 的可移植版本,这是第一个可在 OpenBSD, Linux, OSX, Solaris 和 FreeBSD 上运行的版本。 [1,2,5,8]

本文会介绍一些 Nginx 与 Libressl 一起使用实践经验。

本文所用软件的版本

  • nginx 1.6.0

  • libressl 2.0.0

reddit-discussion [11]中有描述一些使用最新开发版本(1.7 分支)会出现的问题。

安装

直接从源码编译LibreSSL,构建过程的输出非常简洁,源码还附带测试用例及提供并行构建支持(见附录)。

# 用于构建及安装 libressl 的选项 [7]    $ ./configure --prefix=/usr LDFLAGS=-lrt && make check && sudo make install

新安装的 LibreSSL 可替代openssl以相同的方式运行,但要注意:正如 sabotage-linux 的 spencerjohn 和 Gentoo 的 Hanno Böck 所说的那样,用libressl完全替代操作系统中的openssl会很麻烦。[3,4]

LibreSSL 会报告其版本为 LibreSSL 2.0, openssl命令的使用方法与openssl一样:

$ which openssl  /usr/bin/openssl    $ openssl version  LibreSSL 2.0    $ openssl s_client -host www.openssl.org -port 443  CONNECTED(00000003)  depth=2 C = BE, O = GlobalSign nv-sa, OU = Root CA, CN = GlobalSign Root CA  verify error:num=19:self signed certificate in certificate chain  verify return:0  ---  Certificate chain   0 s:/C=GB/OU=Domain Control Validated/CN=*.openssl.org     i:/C=BE/O=GlobalSign nv-sa/CN=GlobalSign Domain Validation CA - G2   1 s:/C=BE/O=GlobalSign nv-sa/OU=Root CA/CN=GlobalSign Root CA     i:/C=BE/O=GlobalSign nv-sa/OU=Root CA/CN=GlobalSign Root CA   2 s:/C=BE/O=GlobalSign nv-sa/CN=GlobalSign Domain Validation CA - G2     i:/C=BE/O=GlobalSign nv-sa/OU=Root CA/CN=GlobalSign Root CA  ---  Server certificate  -----BEGIN CERTIFICATE-----  ... skip  -----END CERTIFICATE-----  subject=/C=GB/OU=Domain Control Validated/CN=*.openssl.org  issuer=/C=BE/O=GlobalSign nv-sa/CN=GlobalSign Domain Validation CA - G2  ---  No client certificate CA names sent  ---  SSL handshake has read 4136 bytes and written 707 bytes  ---  New, TLSv1/SSLv3, Cipher is DHE-RSA-AES256-GCM-SHA384  Server public key is 2048 bit  Secure Renegotiation IS supported  Compression: NONE  Expansion: NONE  SSL-Session:      Protocol  : TLSv1.2      Cipher    : DHE-RSA-AES256-GCM-SHA384      TLS session ticket lifetime hint: 300 (seconds)      TLS session ticket:

确认了 libressl 能够使用后,我便动手让 nginx 来使用 libressl 。尽管在仍然使用 openssl 0.9.x 的旧系统中,通常我都会静态构建 nginx+openssl 以使最新和最好的 tls 版本可用。第一次尝试,只使用 ./configure --with-openssl=/path/to/libressl 就大错特错了,因为 nginx 已经完全与 openssl 的构建过程融合了: 

  • 可使用名为./config的脚本来替代./configure(容易解决)

  • openssl 会收集在 .openssl/lib 下的 objects(.obj) 文件和其他文件来链接进二进制文件和库文件,而 libressl 将这些文件分开存放在 crypto/.libs 和 ssl/.libs。

尝试通过手工建立目录层次(.openssl/lib)及根据 libressl 成功构建后出现的错误提示(见下面的错误信息)来复制文件以解决这些问题;在编译 libressl 时,我看到一个类似可以通过使用 LDFLAGS=-lrt 选项来解决问题的错误提示,但在尝试编译nginx并链接到已静态编译过的libressl库时仍然无法修复这个问题(但我依然继续):

  ...      objs/addon/nginx-upstream-fair/ngx_http_upstream_fair_module.o \    objs/addon/src/ngx_http_headers_more_filter_module.o \    objs/addon/src/ngx_http_headers_more_headers_out.o \    objs/addon/src/ngx_http_headers_more_headers_in.o \    objs/addon/src/ngx_http_headers_more_util.o \    objs/addon/src/ngx_http_encrypted_session_module.o \    objs/addon/src/ngx_http_encrypted_session_cipher.o \    objs/ngx_modules.o \    -Wl,-E -lpthread -lcrypt -L/usr/lib -lm -llua5.1 -lpcre /data/builds/froggstack/nginx_modules/openssl/.openssl/lib/libssl.a /data/builds/froggstack/nginx_modules/openssl/.openssl/lib/libcrypto.a -ldl -lz  /data/builds/froggstack/nginx_modules/openssl/.openssl/lib/libcrypto.a(libcompat_la-getentropy_linux.o): In function `getentropy_fallback':  /data/builds/froggstack/nginx_modules/openssl/crypto/compat/getentropy_linux.c:324: undefined reference to `clock_gettime'  /data/builds/froggstack/nginx_modules/openssl/crypto/compat/getentropy_linux.c:395: undefined reference to `clock_gettime'  collect2: error: ld returned 1 exit status  make[1]: *** [objs/nginx] Error 1  make[1]: Leaving directory `/data/builds/froggstack/src_nginx/nginx-1.6.0'  make: *** [build] Error 2

下一个尝试是在安装了 libressl 的前提下通过链接到 libressl 的动态库来构建 nginx,最终成功了(完整的nginx ./configure 选项参数见附录)。 运行 nginx-libressl -t 测试成功,并将 /usr/bin/nginx 替换成新的二进制可执行文件和运行 /etc/init.d/nginx restart,更新后的 nginx + libressl 上线了。任何配置文件和 nginx 的 ssl 配置都不需要修改,非常好!

测试

感兴趣并想测试的朋友可以访问: www.mare-system.de,网站从2014-07-12开始运行在 libressl 上。如你发现任何不兼容的问题,请通过 atsecurity@mare-system.de 给我留言。

在各种 Linux 和 Android 的浏览器上测试都没有发现问题;甚至在一台已被遗忘的装有2007年10月发布并已过时的附带 OpenSSL 0.9.8g 19 的 debian 5 上使用像 w3m 这样的控制台浏览器上浏览也没有问题。

在 ssllabs.com 上测试的得分为 A+,成绩与之前的配置一样;在使用了 libressl 后,唯一给出的提示是加密算法 ChaCha20-Poly1305 还处于实验阶段。

做了一个小小的性能测试,结果显示没有什么大问题;LibreSSL 与平均水平相比慢了 4%。原因可能是 openssl 是静态链接到 nginx 的,而 libressl 则是动态链接到 nginx 的,所以会产生更多的资源开销。

纯数字的测试结果:

| Parallel Requests | OpenSSL-RPS | LibreSSL-RPS   | 10                | 2341.75     | 2260.5  | 20                | 2459.75     | 2418.25  | 30                | 2472        | 2397  | 40                | 2485        | 2384.5  | 50                | 2445        | 2382.25  | 60                | 2453.25     | 2390.75  | 70                | 2426.25     | 2347.25  | 80                | 2346.5      | 2227.5  | 90                | 2325.5      | 2211  | 100               | 2297.75     | 2318.25

性能测试方式的一些说明可能在附录中找到。

结论

此法可行。

虽然不建议在这个阶段使用 LibreSSL 来代替 OpenSSL,但我只想测试其可行性。结果证明这是可行的。 从我的测试来看,没有任何功能上或性能的问题,而且只要你找到方法,构建 nginx + libressl 就容易了。依我所见,长期使用 LibreSSL 的好处是:

  • 干净的代码

  • 更少的漏洞

  • 更多人参与

在我撰写本文的时候,我收到新的 LibreSSL 版本发布的消息,新版本解决了一些新的问题。所以,再回头使用 OpenSSL 就显得有点不理智了:

做得好,LibreSSL 团队,再次感谢

参考

  1. 第一个可移植的 LibreSSL 版本发布

  2. LibreSSL - 下载

  3. libreSSL 的兼容性如何?

  4. 在 Gentoo 上使用 LibreSSL 

  5. LibreSSL 的 github 仓库

  6. Nginx + SSL + SPDY 指南

  7. 解决 LibreSSL 在 Redhat 上使用的问题

  8. LibreSSL - 主页

  9. SSL 报告: mare-system.de

  10. 第二个可移植的 LibreSSL 版本发布

  11. reddit-discussion

  12. Nginx + BoringSSL

附录

SSL 配置和使用的加密算法

server {      listen 443 ssl spdy;    server_name www.mare-system.de;      ...      # ssl    ssl_session_cache shared:SSL:10m;    ssl_session_timeout 10m;      # older protos for browsercompatibility    ssl_protocols TLSv1 TLSv1.1 TLSv1.2;    ssl_prefer_server_ciphers on;      # suggestion from sslabs / including PFS    ssl_ciphers EECDH+ECDSA+AESGCM:EECDH+aRSA+AESGCM:EECDH+ECDSA+SHA384:EECDH+ECDSA+SHA256:EECDH+aRSA+SHA384:EECDH+aRSA+SHA256:EECDH+aRSA+RC4:EECDH:EDH+aRSA:RC4:!aNULL:!eNULL:!LOW:!3DES:!MD5:!EXP:!PSK:!SRP:!DSS;      # excluding subDomain on purpose    add_header Strict-Transport-Security "max-age=31536000";       ...      }

Nginx 用于动态链接到 LibreSSL 的 Configure 选项

  nginx_libressl_opts = """    --conf-path=/etc/nginx/nginx.conf       --sbin-path=/usr/sbin/nginx      --prefix=      --error-log-path=/var/log/nginx/error.log      --http-log-path=/var/log/nginx/access.log      --http-client-body-temp-path=/var/run/nginx/client_temp      --http-proxy-temp-path=/var/run/nginx/proxy_temp      --http-fastcgi-temp-path=/var/run/nginx/fastcgi_temp      --with-file-aio      --with-http_gzip_static_module      --with-http_ssl_module      --with-http_spdy_module      --with-http_stub_status_module      --with-debug      --without-mail_pop3_module      --without-mail_smtp_module      --without-mail_imap_module      --without-http_uwsgi_module      --without-http_scgi_module      --without-http_ssi_module          --add-module=$nmd/nginx-openssl-version      --add-module=$nmd/naxsi      --add-module=$nmd/lua-nginx-module      --add-module=$nmd/ngx_devel_kit      --add-module=$nmd/echo-nginx-module      --add-module=$nmd/nginx-accesskey      --add-module=$nmd/ngx_http_log_request_speed      --add-module=$nmd/set-misc-nginx-module      --add-module=$nmd/nginx-sticky-module-ng      --add-module=$nmd/ngx_cache_purge      --add-module=$nmd/memc-nginx-module      --add-module=$nmd/nginx-upstream-fair      --add-module=$nmd/headers-more-nginx-module      --add-module=$nmd/encrypted-session-nginx-module

LibreSSL - 构建时间和输出

# libressl  $ make check     real  1m58.610s  user  1m24.517s  sys 0m11.477s      $ make check -j4     real  0m34.231s  user  1m28.626s  sys 0m11.357s      # make check output     $ make check     ============================================================================  Testsuite summary for libressl 2.0.0  ============================================================================  # TOTAL: 41  # PASS:  41  # SKIP:  0  # XFAIL: 0  # FAIL:  0  # XPASS: 0  # ERROR: 0  ============================================================================

性能测试方法

  • 小服务器,双核,2GB内存,没有特别的调整

  • 从另一台服务器发起性能测试,使用 automake ab(abmeter)脚本

  • 打开 keepalive

  • url: / (由 nginx 缓存)

  • 测试了  10,20,30...100 个并发连接, 每次100.000 个请求

  • 每个配置测试 4 轮

  • 累积结果 / 4 -> 每次运行的值

  • OpenSSL Valhalla Rampage

  • https://www.ssllabs.com/ssltest/analyze.html?d=mare-system.de