ACME 协议是一种开放标准,旨在实现数字证书颁发和续订流程的自动化,它彻底改变了证书管理。ACME 的开发旨在简化整个流程,已被许多证书颁发机构 (CA) 广泛采用,并已成为互联网标准 (RFC 8555).
为了充分理解ACME协议考虑如何让代理更方便使用ACME协议申请TLS/SSL证书,本人照着LettuceEncrypt 和 certes 从0实现了一遍 ACME协议client以及如何在asp.net core 中集成ACME申请管理。
本文接下来会详细说明相关内容。
ACME协议内容
这里简要描述一下协议内容,方便大家理解,详细还是得看协议原文。
一个简要ACME协议申请流程大致如下- client -- 0. 申请账号 --> ACME服务器
- | <-- 账号信息 -- |
-
- | -- 1. 创建证书申请订单 --> |
- <-- 订单信息 --
- | -- 2. 选择http/dns/tls中任意之一验证方式 --> |
- <-- 返回验证信息
- | -- 3. 部署验证信息
- <---|
- | -- 4. 告知可以进行验证行为 |
- 异步进行验证,成功则标明订单可以生成证书 --|
- | -->
- | -- 4.1 client 可轮询api 确认验证结果
- | -- 5.验证通过提交CSR最终确定订单 --> |
- | -- 6. 下载证书 --> |
复制代码 不同验证行为如下
- http
这是当今最常见的验证方式。 ACME服务器 如Let’s Encrypt 向您的 ACME 客户端提供一个令牌,然后您的 ACME 客户端将在您对 Web 服务器的 http:///.well-known/acme-challenge/(用提供的令牌替换 )路径上放置指定文件。 该文件包含令牌以及帐户密钥的指纹。 一旦您的 ACME 客户端告诉 ACME服务器 如Let’s Encrypt 文件已准备就绪,ACME服务器 如Let’s Encrypt 会尝试获取它(可能从多个地点进行多次尝试)。 如果我们的验证机制在您的 Web 服务器上找到了放置于正确地点的正确文件,则该验证被视为成功,您可以继续申请颁发证书。 如果验证检查失败,您将不得不再次使用新证书重新申请。
即 需要提供 GET http://{申请域名}/.well-known/acme-challenge/{验证Token} api ,并返回 {验证Token}.{AccountKey.Thumbprint()}
ACME服务器会确认返回是否一致
优点:
- 它可以轻松地自动化进行而不需要关于域名配置的额外知识。
- 它允许托管服务提供商为通过 CNAME 指向它们的域名颁发证书。
- 它适用于现成的 Web 服务器。
- 它也可以用于验证 IP 地址。
缺点:
- 如果您的 ISP 封锁了 80 端口,该验证将无法正常工作(这种情况很少见,但一些住宅 ISP 会这么做)。
- ACME服务器 如Let’s Encrypt 不允许您使用此验证方式来颁发通配符证书。
- 您如果有多个 Web 服务器,则必须确保该文件在所有这些服务器上都可用。
- dns
此验证方式要求您在该域名下的 TXT 记录中放置特定值来证明您控制域名的 DNS 系统。它允许您颁发通配符证书。 在 ACME服务器 如Let’s Encrypt 为您的 ACME 客户端提供令牌后,您的客户端将创建从该令牌和您的帐户密钥派生的 TXT 记录,并将该记录放在 _acme-challenge. 下。 然后 ACME服务器 如Let’s Encrypt 将向 DNS 系统查询该记录。 如果找到匹配项,您就可以继续颁发证书!
优点:
- 您可以使用此验证方式来颁发包含通配符域名的证书。
- 即使您有多个 Web 服务器,它也能正常工作。
- 即使服务器不对公网开放,您也可以通过此方式验证其域名。
缺点:
- 在 Web 服务器上保留 API 凭据存在风险。
- 您的 DNS 提供商可能不提供 API。
- 您的 DNS API 可能无法提供有关更新时间的信息。
- IP 地址不能通过此方式验证。
- vkproxy lib 默认不提供dns自动验证实现,因为DNS 提供商太多了,api 不统一,且可能不提供 API
- tls
通过 443 端口上的 TLS 执行。 但是,它使用自定义的 ALPN 协议来确保只有知道此验证类型的服务器才会响应验证请求。 这还允许对此质询类型的验证请求使用与要验证的域名匹配的SNI字段,从而使其更安全。
这一验证类型并不适合大多数人。 它最适合那些想要执行类似于 HTTP-01 的基于主机的验证,但希望它完全在 TLS 层进行以分离关注点的 TLS 反向代理的作者。
优点:
- 它在 80 端口不可用时仍可以正常工作。
- 它可以完全仅在 TLS 层执行。
- 它也可以用于验证 IP 地址。
缺点:
- 它不支持 Apache、Nginx 和 Certbot,且很可能短期内不会兼容这些软件。
- 与 HTTP-01 一样,如果您有多台服务器,则它们需要使用相同的内容进行应答。
- 此方法不能用于验证通配符域名。
pebble 本地测试的acme服务
由于过于贫穷,所以无法在真实的域名/acme服务商/dns服务商等等进行真实的示例
不过好在 letsencrypt.org 开源提供了可以在本地测试的acme服务 pebble
配置示例- {
- "pebble": {
- "listenAddress": "0.0.0.0:14000",
- "managementListenAddress": "0.0.0.0:15000",
- "certificate": "D:\\Program Files\\tool\\pebble\\certs\\localhost\\cert.pem",
- "privateKey": "D:\\Program Files\\tool\\pebble\\certs\\localhost\\key.pem",
- "httpPort": 80,
- "tlsPort": 443,
- "ocspResponderURL": "",
- "externalAccountBindingRequired": false,
- "domainBlocklist": ["blocked-domain.example"],
- "retryAfter": {
- "authz": 3,
- "order": 5
- },
- "profiles": {
- "default": {
- "description": "The profile you know and love",
- "validityPeriod": 7776000
- },
- "shortlived": {
- "description": "A short-lived cert profile, without actual enforcement",
- "validityPeriod": 518400
- }
- }
- }
- }
复制代码 启动命令- .\pebble.exe -config .\pebble-config.json
复制代码 命令行
安装命令行- dotnet tool install --global VKProxy.Cli
复制代码- // 测试ACME服务访问协议
- vkproxy acme terms --dangerous-certificate true --timeout 00:10:00 --server https://127.0.0.1:14000/dir
- // output:
- // data:text/plain,Do what thou wilt
复制代码- // 生成pem格式账号密钥到 accountkey 文件,acme协议默认是通过密钥关联账号
- vkproxy acme account key --algorithm ES256 --output accountkey --format pem
- // accountkey 文件内容:
- // -----BEGIN EC PRIVATE KEY-----
- // MHcCAQEEIKAVlrieijZYRLawRZhNCTfQU++umiQD1TcFCv1POgQboAoGCCqGSM49
- // AwEHoUQDQgAEPhWnyoiS01MdguO4NA/4RmXO0GEFAg7a9F08KwjILDZPNNNy8XTj
- // WyUU6j4IZUbt/SM53QJXNEEYqdfDU53jag==
- // -----END EC PRIVATE KEY-----
复制代码- // 新建account账号
- vkproxy acme account new --contact mailto:test@t.org --key accountkey --dangerous-certificate true --timeout 00:10:00 --server https://127.0.0.1:14000/dir
- // output:
- // Location: https://127.0.0.1:14000/my-account/359a2c1419c73551
- // Account: {"status":"valid","contact":["mailto:test@t.org"],"orders":"https://127.0.0.1:14000/list-orderz/359a2c1419c73551"}
复制代码- // 新建订单
- vkproxy acme order new --domains kubernetes.docker.internal --key accountkey --dangerous-certificate true --timeout 00:10:00 --server https://127.0.0.1:14000/dir
- // output:
- // https://127.0.0.1:14000/my-order/KP92OBeu8Loim2er5K_ugWLtjGsdntMMzL28mDPhbmA
- // {"status":"pending","expires":"2025-07-27T07:09:34+00:00","identifiers":[{"type":"dns","value":"kubernetes.docker.internal"}],"authorizations":["https://127.0.0.1:14000/authZ/BmLiNkioTcxg1KCmJrHYiapFyDZAUo87w0wP8WwQYP8"],"finalize":"https://127.0.0.1:14000/finalize-order/KP92OBeu8Loim2er5K_ugWLtjGsdntMMzL28mDPhbmA"}
复制代码- // 使用 http 方式验证
- vkproxy acme order authz --domain kubernetes.docker.internal --order https://127.0.0.1:14000/my-order/KP92OBeu8Loim2er5K_ugWLtjGsdntMMzL28mDPhbmA --challenge-type http --key accountkey --dangerous-certificate true --timeout 00:10:00 --server https://127.0.0.1:14000/dir
- // output:
- // {"location":"https://127.0.0.1:14000/chalZ/t0NRkPk5MiJuc5TQkaf6u9fAZzLV4K9Kwy0ApvrhULs","challengeUri":".well-known/acme-challenge/aHBa1xzb32c_VvS5Lsi8s6pIB7JeyqHxIQ4C490jDH0","challengeTxt":"aHBa1xzb32c_VvS5Lsi8s6pIB7JeyqHxIQ4C490jDH0.z1pFvCHE8G1C_w6FrgJqy-YK2cUpLAFgtFzMx4bKsjg","resource":{"type":"http-01","url":"https://127.0.0.1:14000/chalZ/t0NRkPk5MiJuc5TQkaf6u9fAZzLV4K9Kwy0ApvrhULs","status":"pending","token":"aHBa1xzb32c_VvS5Lsi8s6pIB7JeyqHxIQ4C490jDH0"}}
- // 这里就要求我们部署一个处理challengeUri 的api `GET http://kubernetes.docker.internal/.well-known/acme-challenge/aHBa1xzb32c_VvS5Lsi8s6pIB7JeyqHxIQ4C490jDH0` 返回 challengeTxt `aHBa1xzb32c_VvS5Lsi8s6pIB7JeyqHxIQ4C490jDH0.z1pFvCHE8G1C_w6FrgJqy-YK2cUpLAFgtFzMx4bKsjg`
- // 比如 部署一个 asp.net core 程序, 它包含如下内容
- // app.Map("/.well-known/acme-challenge", mapped =>
- // {
- // mapped.Use(async (HttpContext c, Func<Task> next) =>
- // {
- // string value = "aHBa1xzb32c_VvS5Lsi8s6pIB7JeyqHxIQ4C490jDH0.z1pFvCHE8G1C_w6FrgJqy-YK2cUpLAFgtFzMx4bKsjg";
- // c.Response.ContentLength = value?.Length ?? 0;
- // c.Response.ContentType = "application/octet-stream";
- // await c.Response.WriteAsync(value);
- // await c.Response.CompleteAsync();
- // });
- // });
复制代码- // 部署好服务后,告知acme验证
- vkproxy acme order validate --domain kubernetes.docker.internal --order https://127.0.0.1:14000/my-order/KP92OBeu8Loim2er5K_ugWLtjGsdntMMzL28mDPhbmA --challenge-type http --key accountkey --dangerous-certificate true --timeout 00:10:00 --server https://127.0.0.1:14000/dir
- // output:
- // {"location":"https://127.0.0.1:14000/chalZ/t0NRkPk5MiJuc5TQkaf6u9fAZzLV4K9Kwy0ApvrhULs","resource":{"result":{"type":"http-01","url":"https://127.0.0.1:14000/chalZ/t0NRkPk5MiJuc5TQkaf6u9fAZzLV4K9Kwy0ApvrhULs","status":"processing","token":"aHBa1xzb32c_VvS5Lsi8s6pIB7JeyqHxIQ4C490jDH0"},"id":1,"status":"ranToCompletion","isCanceled":false,"isCompleted":true,"isCompletedSuccessfully":true,"creationOptions":"none","isFaulted":false}}
- // 这里可以看到 "status":"processing"
复制代码- // 通过list查看
- vkproxy acme order list --key accountkey --dangerous-certificate true --timeout 00:10:00 --server https://127.0.0.1:14000/dir
- // output:
- // https://127.0.0.1:14000/my-order/KP92OBeu8Loim2er5K_ugWLtjGsdntMMzL28mDPhbmA
- // {"status":"ready","expires":"2025-07-27T07:09:34+00:00","identifiers":[{"type":"dns","value":"kubernetes.docker.internal"}],"authorizations":["https://127.0.0.1:14000/authZ/BmLiNkioTcxg1KCmJrHYiapFyDZAUo87w0wP8WwQYP8"],"finalize":"https://127.0.0.1:14000/finalize-order/KP92OBeu8Loim2er5K_ugWLtjGsdntMMzL28mDPhbmA"}
- // 这里可以看到 "status":"ready" 说明验证成功,证书可以下载了
复制代码- // 下载证书,因为 pebble是本地测试服务,无合法根证书,所以要多添加 --additional-issuer issuer.txt ,issuer.txt内容来自 pebble 服务 https://127.0.0.1:15000/roots/0
- vkproxy acme order finalize --algorithm ES256 --format pem --output cert --additional-issuer issuer.txt --domain kubernetes.docker.internal --order https://127.0.0.1:14000/my-order/KP92OBeu8Loim2er5K_ugWLtjGsdntMMzL28mDPhbmA --challenge-type http --key accountkey --dangerous-certificate true --timeout 00:10:00 --server https://127.0.0.1:14000/dir
- // output:
- // cert.pem
- // -----BEGIN CERTIFICATE-----
- // MIICYDCCAUigAwIBAgIIT4B4lP9vtcQwDQYJKoZIhvcNAQELBQAwKDEmMCQGA1UE
- // AxMdUGViYmxlIEludGVybWVkaWF0ZSBDQSA0NzA1OTUwHhcNMjUwNzI2MDczMzQ2
- // WhcNMjUwODAxMDczMzQ1WjAAMFkwEwYHKoZIzj0CAQYIKoZIzj0DAQcDQgAExpcZ
- // fAZJgCeZ6iXBWmGUvwzq+RqmtUQG8jO2JEpIzTPmBHWQdLvWBiCrZQ5ssF64e44D
- // UbiVbMExvpX5GIUNDaOBgDB+MA4GA1UdDwEB/wQEAwIHgDATBgNVHSUEDDAKBggr
- // BgEFBQcDATAMBgNVHRMBAf8EAjAAMB8GA1UdIwQYMBaAFOAW+aaPdbX8v+N58YWB
- // w5Umg3luMCgGA1UdEQEB/wQeMByCGmt1YmVybmV0ZXMuZG9ja2VyLmludGVybmFs
- // MA0GCSqGSIb3DQEBCwUAA4IBAQBWylL5NhRQzJ/m7n7GUhyKEM0jvybH5uNkRu9V
- // NR2hQdz/rPc8bw+9N3z3iNHkn65V9W6iC9xlwXXD7jAiYmtf3LLhYvkenbfJA72d
- // f8j5brIM+3IYAnLCMkkyIsFfSMfj9pwrPt/qMjkxFq2QmoFsgPQgx/xImU+OiKKP
- // t1lWaAMP/qiNWWbtRSyZ51C3RGNIVH0q+JoSRVgkbRXoxWueQted3YkBV8VDbbIW
- // o0Jk6Y6xBeNFx1Lz5yqa3xnotE9m7VFTxlkaHLRkGDoO0dgj+3FHK+0XLoNt8jgN
- // b9RgzCxAIBxkAlvx5VJOpApFTJhXR6hvDwyKmVvyXbZbx/7A
- // -----END CERTIFICATE-----
- // -----BEGIN PUBLIC KEY-----
- // MFkwEwYHKoZIzj0CAQYIKoZIzj0DAQcDQgAExpcZfAZJgCeZ6iXBWmGUvwzq+Rqm
- // tUQG8jO2JEpIzTPmBHWQdLvWBiCrZQ5ssF64e44DUbiVbMExvpX5GIUNDQ==
- // -----END PUBLIC KEY-----
- // -----BEGIN PRIVATE KEY-----
- // MIGHAgEAMBMGByqGSM49AgEGCCqGSM49AwEHBG0wawIBAQQg6efLajrFYCnWy4i3
- // YW5Mc1L1h04oWat/786OQEh+1JihRANCAATGlxl8BkmAJ5nqJcFaYZS/DOr5Gqa1
- // RAbyM7YkSkjNM+YEdZB0u9YGIKtlDmywXrh7jgNRuJVswTG+lfkYhQ0N
- // -----END PRIVATE KEY-----
- 这就是证书所有内容了
复制代码 asp.net core 中使用
只需配置好 acme 相关设置即可启动, 如- var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);
- builder.Services.AddControllers();
- builder.Services.AddOpenApi();
- builder.Services.AddAcmeChallenge(o =>
- {
- o.AllowedChallengeTypes = VKProxy.ACME.AspNetCore.ChallengeType.Http01;
- o.RenewDaysInAdvance = TimeSpan.FromDays(2);
- o.Server = new Uri("https://127.0.0.1:14000/dir");
- o.DomainNames = new[] { "kubernetes.docker.internal" };
- o.NewAccount(new string[] { "mailto:test@xxx.com" });
- o.AdditionalIssuers = new[] {"""
- -----BEGIN CERTIFICATE-----
- MIIDGzCCAgOgAwIBAgIIU3M7k6+spYMwDQYJKoZIhvcNAQELBQAwIDEeMBwGA1UE
- AxMVUGViYmxlIFJvb3QgQ0EgMDYyYzdjMCAXDTI1MDcyNjA3MDA1MVoYDzIwNTUw
- NzI2MDcwMDUxWjAgMR4wHAYDVQQDExVQZWJibGUgUm9vdCBDQSAwNjJjN2MwggEi
- MA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4IBDwAwggEKAoIBAQDZKIeNyaVFwuVOSc+3Q3bSznnf
- QLDtUHnpwwzY6VaCW5x/M+zK4ykrIUJvC8qE55TL7YmBnJ5uT0DDsjLoZAWudRGS
- UKvivcoEWectl2YfhUSCqw1LbTuK52UQTWNNwfe+1rmFPs2C3yyfEA78221SsQsj
- FfbTZkhLgDpajtSLs9yZy+wEael8xvdMAO+REm9I8sCoK31DEs3ZNQBcrSDyT9mz
- URhzDRahov7bg2MJmBxZH8ICfINd1yZA9kNghLtaRSRLF3JZWcjCr4H1MdjlJFDY
- pQzfa7ZHCHW1fzwdRvi/zjASKvYAkr+arweQSYIqKrs9wN+ah09uEhztOz59AgMB
- AAGjVzBVMA4GA1UdDwEB/wQEAwIChDATBgNVHSUEDDAKBggrBgEFBQcDATAPBgNV
- HRMBAf8EBTADAQH/MB0GA1UdDgQWBBSH6Q9bP8CGt5JpTCMMNZj4j/DiqDANBgkq
- hkiG9w0BAQsFAAOCAQEAryVZdW8KihxLrh4yRuLbIXpjyWacoblvUrWwIQ5vnwwt
- RDoo0mHlYVOxo0ueiUQ4vi5kkGZk7VEsDXi6GV+KT/maupq6Hr+o6drKDO8iYA33
- XuDCNOgfPOXusmiPJFCm07Ah+yV3BxLWMl3azbuiGIWyRZI+fzdnGD1Rh1vPXtI8
- 3JgSyqOrNLBQUVMfdhEAYNZrlFBuqUbxXEvA24IL2UgNpYTwAn2iYCcg2zpw5E/c
- DtjJTHO5x+uyXsaRQDXkJ9OZbeil691JcJH7TNxAJVe5N46JFdIf7ELvyJek/K5/
- xted2WWSLd/WQ2UPxxdfceRE1IDH0X88kk/OmmzujA==
- -----END CERTIFICATE-----
- """
- };
- }, c =>
- {
- c.HttpClientConfig = new VKProxy.Config.HttpClientConfig()
- {
- DangerousAcceptAnyServerCertificate = true
- };
- });
- var app = builder.Build();
- app.UseAuthorization();
- app.MapControllers();
- app.Run();
复制代码 打开debug log, 可以看到相关申请证书的log- info: VKProxy.ACME.AspNetCore.AcmeState[0]
- Using account https://127.0.0.1:14000/my-account/43cc0ec8ef818d32
- dbug: VKProxy.ACME.AspNetCore.AcmeState[0]
- Creating new order for a certificate
- dbug: VKProxy.ACME.AspNetCore.AcmeState[0]
- Validate Http01 for kubernetes.docker.internal
- dbug: VKProxy.ACME.AspNetCore.AcmeState[0]
- GetAuthorization kubernetes.docker.internal
- dbug: VKProxy.ACME.AspNetCore.AcmeState[0]
- GetAuthorization kubernetes.docker.internal
- dbug: VKProxy.ACME.AspNetCore.HttpChallengeResponseMiddleware[0]
- Confirmed challenge request for vnEH5-HvtTiFvkygIBO6Njmbu6YY7-l9DXyrCwwmSMU
- dbug: VKProxy.ACME.AspNetCore.HttpChallengeResponseMiddleware[0]
- Confirmed challenge request for vnEH5-HvtTiFvkygIBO6Njmbu6YY7-l9DXyrCwwmSMU
- dbug: VKProxy.ACME.AspNetCore.HttpChallengeResponseMiddleware[0]
- Confirmed challenge request for vnEH5-HvtTiFvkygIBO6Njmbu6YY7-l9DXyrCwwmSMU
- dbug: VKProxy.ACME.AspNetCore.AcmeState[0]
- GetAuthorization kubernetes.docker.internal
- dbug: VKProxy.ACME.AspNetCore.AcmeState[0]
- Creating cert for kubernetes.docker.internal
- warn: VKProxy.ACME.AspNetCore.ServerCertificateSelector[0]
- Failed to validate certificate for (AD6C43DE80E1E3FB8975F0FC2EE2E545FC42DD10). This could cause an outage of your app.
- dbug: VKProxy.ACME.AspNetCore.AcmeState[0]
- Checking certificates' renewals for kubernetes.docker.internal
复制代码 证书已经被加载到 asp.net core 中, 所以https 请求将会看到使用的 pebble的证书
Certificate CN
Issuer CN
Pebble Intermediate CA 470595
比如请求- curl --location 'https://localhost:443/WeatherForecast' \
- --header 'Host: kubernetes.docker.internal'
复制代码 不过在 asp.net core 这样使用证书,个人并不推荐,这种方式存在一些问题
- 实例需要访问ACME 服务,存在额外网络维护和安全的成本
- ACME 服务通常存在一些限流,以避免攻击或滥用,当实例很多或反复启动容易产生问题
- 这样使用就会导致同一域名存在很多证书,一旦某一实例无法更新证书,实例就会产生问题,人工处理可能比较麻烦
合理做法可以是有单独程序提供证书管理的功能,证书更新则可以在变更后由管理程序调用 代理程序api进行更新。
后面有空会尝试一下
VKProxy 是使用c#开发的基于 Kestrel 实现 L4/L7的代理(感兴趣的同学烦请点个github小赞赞呢)
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