51从零开始用Rust编写nginx，江湖救急，TLS证书快过期了

wmproxy

wmproxy已用Rust实现http/https代理, socks5代理, 反向代理, 负载均衡, 静态文件服务器，websocket代理，四层TCP/UDP转发，内网穿透等，会将实现过程分享出来，感兴趣的可以一起造个轮子

项目地址

国内: https://gitee.com/tickbh/wmproxy

github: https://github.com/tickbh/wmproxy

设计目标

证书的自动续期，让系统免除证书过期的烦恼，保证系统的正确运行。

关于证书的验证

证书的组成部分：公钥，私钥

公钥部分

公开的信息cert，也称公钥，在nginx体系中通常以.pem结尾

Cert，作为“Certificate”（证书）的缩写，通常用于表示网络安全和加密领域中的数字证书。这些证书是用于证明身份和保障安全性的重要工具，包含了许多关键信息。

一般来说，证书中存放的信息主要包括：

1. 证书颁发机构（Certificate Authority，CA）的信息：这包括CA的名称、公钥和证书颁发者的数字签名等。这些信息用于验证证书的合法性和真实性。
2. 证书持有者的信息：这通常包括组织或个人的名称、域名、公钥和证书持有者的数字签名等。这些信息用于标识证书的所有者和验证其身份。
3. 证书的有效期：证书通常有一个有效期限，包括开始日期和结束日期。这用于确定证书是否仍在有效期内。

此外，证书中还可能包含其他信息，例如证书的序列号、扩展字段等。这些信息对于特定的应用场景可能具有重要意义。

总之，Cert中存放的信息是数字证书的重要组成部分，对于保障网络安全和身份认证具有重要意义。

私钥部分

服务器专用的信息，称为私钥，在nginx体系中通常以.key结尾

私钥的主要作用是在TLS加密通信过程中，对从服务器发送到客户端的数据进行加密，以确保数据的机密性和安全性。当客户端向服务器发送请求时，服务器会使用其私钥对响应数据进行加密，然后发送给客户端。客户端在接收到加密数据后，会使用服务器公钥进行解密，从而获取到原始数据。

由于私钥的非公开性，如果私钥被泄露，将会对TLS加密通信的安全性造成严重威胁。因此，私钥的生成、存储和使用都需要遵循严格的安全标准和最佳实践。通常，私钥应该在安全的环境中生成，并且只由授权的人员管理和使用。

在TLS证书的生命周期中，私钥的管理和使用也是非常重要的。一旦私钥丢失或泄露，就需要重新生成新的密钥对和证书，以确保加密通信的安全性。因此，对于TLS证书的私钥部分，必须采取严格的安全措施，以确保其机密性和安全性。

证书无效的可能

SSL证书可能会因为多种原因而无效。以下是一些常见的情况：

1. 证书过期：SSL证书有有效期限，一旦过期，浏览器会拒绝连接并显示证书无效的警告。为了避免这种情况，管理员需要定期检查证书的到期日期，并在必要时进行更新或续订。
2. 域名不匹配：SSL证书是针对特定的域名颁发的，如果证书中的域名与实际访问的域名不匹配，浏览器也会显示证书无效。这可能是因为证书是为另一个域名颁发的，或者证书中包含的域名拼写错误。
3. 证书链不完整：SSL证书通常依赖于一个证书颁发机构（CA）的证书链。如果证书链中的任何证书丢失或损坏，浏览器可能无法验证证书的有效性，并显示证书无效。
4. 浏览器不受信任：如果证书颁发机构（CA）的证书被浏览器标记为不受信任或被撤销，那么使用该CA颁发的SSL证书也将被视为无效。

此篇中主要介绍证书过期如何维护的可能。

获取过期时间

关于tls的处理库，这里选择的是rustls，查询其相关Api及源码，发现其并未提供Cert的过期时间。这里选择用第三方库x509-certificate来获取证书的过期时间，他并不依赖于openssl，可以在不加载openssl的情况下获取到证书的过期时间。

api相关函数：

pub fn validity_not_after(&self) -> DateTime
 
// Obtain the certificate validity “not after” time.

设计要点

1. 区分是否为acme的证书（只有acme证书才能自动获取）
2. 读取证书的时候获取过期时间
3. 在接受证书时判断是否过期
   1. 未过期，直接继续执行
   2. 将过期或者已过期未加载，请求新的证书
   3. 已有新的证书，进行加载
   4. 保证不会频繁加载
4. 用有效的证书进行tls操作

源码相关设计

新设计类

/// 包装tls accepter, 用于适应acme及自有证书两种
#[derive(Clone)]
pub struct WrapTlsAccepter {
    /// 最后请求的时间
    pub last: Instant,
    /// 最后成功加载证书的时间
    pub last_success: Instant,
    /// 域名
    pub domain: Option<String>,
    pub accepter: Option,
    /// 证书的过期时间,将加载证书的时候同步读取
    pub expired: Option>,
    pub is_acme: bool,
}

添加最后成功加载的时间，与全局的加载成功时间做比对。

lazy_static! {
    // 成功加载时间记录,以方便将过期的数据做更新
    static ref SUCCESS_CERT: MutexString, Instant>> = Mutex::new(HashMap::new());
}

判断是否即将到期，到期前一天将自动更新

fn is_tls_will_expired(&self) -> bool {
    if let Some(expire) = &self.expired {
        let now = Utc::now();
        if now.timestamp() > expire.timestamp() - 86400 {
            return true;
        }
    }
    false
}

将过期时将重新触发加载：

if self.is_acme && self.is_tls_will_expired() {
    let _ = self.check_and_request_cert();
}
 
#[cfg(feature = "acme-lib")]
fn check_and_request_cert(&self)  -> Result<(), Error> {
    if self.domain.is_none() {
        return Err(io::Error::new(io::ErrorKind::Other, "未知域名").into());
    }
    {
        let mut map = CACHE_REQUEST
            .lock()
            .map_err(|_| io::Error::new(io::ErrorKind::Other, "Fail get Lock"))?;
        if let Some(last) = map.get(self.domain.as_ref().unwrap()) {
            if last.elapsed() < self.get_delay_time() {
                return Err(io::Error::new(io::ErrorKind::Other, "等待上次请求结束").into());
            }
        }
        map.insert(self.domain.clone().unwrap(), Instant::now());
    };
 
    let obj = self.clone();
    std::thread::spawn(move || {
        let _ = obj.request_cert();
    });
    Ok(())
}

最后在加载成功后，下一轮的处理中将尝试的加载ssl证书

pub fn update_last(&mut self) {
    if self.accepter.is_none() {
        if self.last.elapsed() > Duration::from_secs(5) {
            self.try_load_cert();
            self.last = Instant::now();
        }
    } else {
        if self.domain.is_none() {
            return;
        }
        let map = SUCCESS_CERT.lock().unwrap();
        let doamin = &self.domain.clone().unwrap();
        if !map.contains_key(doamin) {
            return;
        }
        if self.last_success < map[doamin] && self.last < map[doamin] {
            self.try_load_cert();
            self.last = map[doamin];
        }
    }
}

如此一个拥有自动请求且自动更新的acme请求已完成。
如果有细心的已发现相关代码用了feature，基本上等于Cpp中的#ifdef xxx也是用来控制代码是否启用相关的。

关于条件编译 Features

Cargo Feature 是非常强大的机制，可以为大家提供条件编译和可选依赖的高级特性。

相关链接可以参考features

将其中的依赖改成了

acme-lib = { version = "^0.9.1", default-features = true, optional = true}
openssl = { version = "0.10.32", default-features = false, features = ["vendored"], optional = true }

因为acme-lib依赖于openssl库，在编译方面可能会相对比较麻烦，需要额外的依赖，此处openssl配置是覆盖acme-lib中的默认features，达到可以不依赖外部openssl库的能力，使用源码编译，所以如果要启用acme-lib能力可以使用

cargo build --features "acme-lib"
如果openssl不好依赖可以使用来编译系统
cargo build --features "acme-lib openssl"

总结

现在免费证书只能申请三个月（之前还能申请十二个月），拥有acme能力对于小的站点来说就比较需要，可以比较好的部署也不用关心TLS带来的烦恼。

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