كيف تنشئ شهادة SSL موَّقعة ذاتيًّا لاستخدامها مع خادوم الوِب Apache على أوبونتو 16.04

مقدمة

يُستخدم ميثاق (بروتوكول) الوِب TLS (اختصار لـ Transport Layer Security، أمان طبقة النقل) وسلفه SSL (اختصار لـ Secure Sockets Layer، طبقة المقابس الآمنة) لتغليف البيانات العاديّة ضمن إطار محميّ وآمن. يمكن للخواديم باستخدام هذه التقنية أن تؤمّن تبادل البيانات بينها وبين العملاء حتى ولو اعتُرِضت طريقُ الرسائل بين الخادوم والعميل. يساعد نظام الشهادات الأمنية Certificates المستخدِمين والزوار في التحقّق من أمان المواقع التي يتّصلون بها.

سنقدّم في هذا الدليل الخطوات اللازمة لإعداد شهادة أمنيّة موقَّعة ذاتيًّا Self-signed certificate لاستخدامها مع خادوم الوِب Apache على أوبونتو 16.04.

ملحوظة: تعمّي الشهادات الموقَّعة ذاتيًّا الاتصالات بين الخادوم والعملاء؛ لكن لن يمكنَ للعملاء استخدامُها للتحقّق من التحقّق من هويّة خادومك تلقائيًّا، إذ أنه لم تُوقّعها سلطة معترف بها. تتضمَّن المتصفّحات مثل فيرفكس وكروم قائمة بالسلطات المعترف بها والمخوَّلة إصدار شهادات TLS.
يُناسب استخدام الشهادات الموقَّعة ذاتيًّا بيئات الاختبار، على الحاسوب الشخصي أو عندما لا يكون لديك نطاق Domain؛ مثلا في واجهات الوِب غير المتاحة للعموم. إن كان لديك نطاق فالأفضل أن تستخدم شهادة أمنية من سطلة معترف بها. يمكنك الحصول على شهادة مجانيّة من Let’s encrypt وإعدادها.

المتطلبات

ستحتاج قبل البدء بتنفيذ الخطوات الواردة في هذا الدرس إلى إعداد مستخدم إداري بامتيازات sudo غير المستخدم الجذر. راجع درس الإعداد الابتدائي لخادوم أوبونتو لمعرفة كيفية ذلك.

ستحتاج أيضا لتثبيت خادوم الوِب Apache. إن رغبت في تثبيت كامل حزم LAMP (أي لينكس Linux، أباتش Apache، وMySQL وPHP) فالدرس كيف تثبت حزم MySQL ،Apache ،Linux :LAMP و PHP موجود لهذا الغرض؛ أما إن كنت ترغب في تثبيت Apache لوحده فيمكنك الاعتماد على الدرس المُشار إليه مع ترك الخطوات الخاصّة بكلّ من MySQL وPHP.

تأكّد من توفّرك على المتطلّبات ثم نفّذ الخطوات المشروحة أدناه.

الخطوة اﻷولى: إنشاء شهادة SSL

يعمل بروتكول TLS (وسلفه SSL) باستخدام مفتاحيْن للتعميّة واحد عمومي Public وآخر خاصّ (أو سرّي) Private. يُخزَّن المفتاح السّري على الخادوم ولا يجوز أن يطّلع عليه أي عميل فهو خاصّ بالخادوم الذي يستخدمه لتعميّة المحتوى المُرسَل إلى العملاء. يُمكن لأيّ عميل الاطّلاع على شهادة TLS. تحوي هذه الشهادة المفتاح العموميّ الذي يُستخدَم لفكّ التعميّة عن المحتوى القادم من الخادوم.

ملحوظة: رغم أن استخدام البروتكول SSL يقلّ يومًا بعد يوم إلا أن المصطلح “شهادة SSL” لا يزال يُستَخدَم كثيرًا، ويُقصَد به - في الغالب - TLS، الذي هو نسخة محسَّنة من SSL.

تتيح مكتبة OpenSSL (مكتبة برمجيّة توفّر أدوات للتعامل مع شهادات SSL/TLS) إنشاء مفتاح تعميّة موقَّع ذاتيًّا بالأمر التالي:

    sudo openssl req -x509 -nodes -days 365 -newkey rsa:2048 -keyout /etc/ssl/private/apache-selfsigned.key -out /etc/ssl/certs/apache-selfsigned.crt

ستُطرَح عليك مجموعة من الأسئلة، ولكن قبل النظر في تلك الأسئلة سنشرح الخيارات المذكورة في الأمر السابق:

openssl: هذا هو الأمر الأساسي لإنشاء الشهادات، المفاتيح وبقية الملفات وإدارتها في OpenSSL.
req: يحدّد هذا الأمر الفرعي المعيار X.509 لاستخدامه في البنية التحتيّة التي نريد استخدامها لإدارة المفاتيح العموميّة. يعتمد الميثاقان SSL وTLS المعيار X.509 لإدارة المفاتيح العمومية. نستخدم هذا الأمر الفرعي لطلب إنشاء شهادة تتوافق مع هذا المعيار.
x.509: يغيّر هذا الخيار طريقة عمل الأمر الفرعي السابق ليخبره أننا في طور إنشاء شهادة موّقَّعة ذاتيًّا بدلا من إرسال طلب لتوقيع شهادة الذي هو السلوك المبدئي للأمر الفرعي.
nodes: يطلُب هذا الخيار من openssl تجاوز خيار تأمين الشهادة بعبارة سرّ Passphrase. نريد أن يكون Apache قادرا على قراءة الشهادة بدون تدخّل من المستخدم عند بدْء تشغيل الخادوم. يمنع وجود عبارة سرّ Apache من قراءة ملفّ الشهادة وسنحتاج عند وجودها لإدخالها في كلّ مرة نعيد فيها تشغيل الخادوم.
days 365: يحدّد هذا الخيار مدّة صلاحيّة الشهادة. اخترنا سنة.
newkey rsa:2048: يخبر هذا الخيار الأمر openssl أننا نريد توليد شهادة ومفتاح جديد في نفس الوقت. بما أننا لم نولّد المفتاح المطلوب لتوقيع الشهادة في خطوة منفصلة فإننا نحتاج لإنشائه مع الشهادة. يحدّد الجزء rsa:2048 نوعيّة المفتاح بـ RSA وطوله بـ 2048 بت.
keyout: يحدّد المسار الذي نريد حفظ المفتاح الخاصّ فيه.
out: يحدّد المسار الذي نريد حفظ الشهادة فيه.

ستنشئ هذه الخيارات مفاتيح التعميّة والشهادة. يطلُب الأمر كما أسلفنا الإجابة على بضعة أسئلة كما في الصورة التالية.

تتعلّق الأسئلة بمعلومات عامة من قبيل الدولة والمدينة والمؤسّسة والمنظَّمة المُصدِرة للشهادة إضافة إلى معلومات عن الخادوم.

يتعلّق أهمّ الأسئلة المطروحة - السطر Common Name - بالخادوم. يجب أن تجيب باسم النطاق الذي يعمل عليه الخادوم أو - وهو الأكثر شيوعا - عنوان IP العمومي للخادوم.

يبدو المحثّ Prompt على النحو التالي:

Country Name (2 letter code) [AU]:حرفان يمثّلان الدولة
State or Province Name (full name) [Some-State]:اسم المنطقة (المحافظة أو الولاية)
Locality Name (eg, city) []:اسم المدينة
Organization Name (eg, company) [Internet Widgits Pty Ltd]:اسم المنظَّمة أو الشركة
Organizational Unit Name (eg, section) []:اسم الفرع
Common Name (e.g. server FQDN or YOUR name) []:عنوان الخادوم
Email Address []:بريد المسؤول

سيوضع الملفان المنشآن في مجلّدات فرعيّة من المجلّد etc/ ssl/ حسب ماهو محدَّد في الأمر.
سنحتاج أيضًا - ما دمنا نتحدَّث عن OpenSSL - إلى إنشاء مجموعة Diffie-Hellman قويّة لتُستخدَم عندما يُناقش الخادوم طريقة نقل البيانات مع العملاء (خطوة من خطوات عدّة ضمن تقنيّة SSL/TLS لتأمين نقل البيانات). ينشئ اﻷمر التالي المطلوب:

sudo openssl dhparam -out /etc/ssl/certs/dhparam.pem 2048

يمكن أن يستغرق الأمر بضعة دقائق، نحصُل بعدها على مجموعة Diffie-Hellman مناسبة (على المسار etc/ssl/certs/dhparam.pem/) لاستعمالها في إعداداتنا.

الخطوة الثانية: إعداد Apache لاستخدام SSL

أنشأنا في الخطوة السابقة ملفّيْ الشهادة والمفتاح الخاصّ. نحتاج الآن لضبط Apache للاستفادة من هذيْن الملفّيْن.
سنعدّل بضعة إعدادات:

سننشئ مقطعا جديدًا في إعدادات Apache لتحديد خيارات إعداد مبدئيّة آمنة لـ SSL.
سنعدّل المضيف الافتراضي Virtual host الخاص بـ SSL للإشارة إلى شهادة SSL التي أنشأناها في الخطوة السابقة.
سنعدّل المضيف الافتراضي غير المُعمَّى ليعيد توجيه جميع الطلبات إلى المضيف الافتراضي المُعمَّى (الخاص بـ SSL). يُنصَح بهذا الإجراء لجعل جميع الاتصالات القادمة إلى الموقع آمنة (تمرّ عبر شهادة SSL).

يجدر بالإعدادات التي سنحصُل عليها بعد تنفيذ النقاط المُشار إليها أعلاه أن تكون آمنة.

تحديد خيارات إعداد مبدئيّة آمنة في Apache

سننشئ أولا ملفّ إعداد جديدًا في Apache نعرّف فيه بعض إعدادات SSL. سنضبُط Apache للعمل بخوارزميّات تعميّة فعّالة ونفعّل بعض الميزات المتقدّمة لمساعدتنا في إبقاء خادومنا آمنا. سيُمكن لأيّ مضيف افتراضي يفعّل SSL.

أنشئ ملفّ إعداد جديد ضمن المجلَّد etc/apache2/conf-available/ (مجلَّد إعدادات Apache). سنسمّي هذا الملف بـssl-params.conf حتى يكون واضحًا أنه يتعلّق بمعطيات Parameters إعداد SSL.

sudo nano /etc/apache2/conf-available/ssl-params.conf

سنعتمد لضبط إعدادات Apache بطريقة آمنة على توصيّات Remy van Elst من موقع Cipherli.st. جُهِّز هذا الموقع لتوفير إعدادات تعميّة جاهزة للاستعمال في أكثر البرمجيّات شيوعًا على الخواديم.

ملحوظة
توفّر الإعدادات المُقترَحة مبدئيًّا في الموقع أعلاه درجة أمان عاليّة. يمكن أن تأتي هذه الدرجة من الأمان على حساب التوافق مع البرامج العميلة (المتصفّحات أو أنظمة التشغيل القديمة). إن أردت دعم إصدارات قديمة من هذه البرامج فإن الموقع يوفّر إعدادات بديلة للإعدادات المبدئيّة، يمكنك الحصول عليها بالنقر على الرابط “Yes, give me a ciphersuite that works with legacy / old software” وستلاحظ أن الإعدادات تبدّلت.
يعتمد الخيار بين النسخة المبدئية من الإعدادات والنسخة البديلة على نوعيّة العملاء التي تريد دعمها. توفّر النسختان أمانًا جيّدًا.

سننسخ - لأغراض هذا الدرس - الإعدادات المقترحة، مع إجراء تعديليْن عليها.

سنعدّل التعليمة SSLOpenSSLConfCmd DHParameters لتشير إلى ملف Diffie-Hellman الذي أنشأناه في الخطوة الأولى. سنعدّل أيضًا تعليمات الترويسة لتغيير عمل الخاصيّة Strict-Transport-Security وذلك بحذف التعليمة preload. توفّر هذه الخاصيّة أمانًا عاليَّا جدًّا إلا أنها يمكن إن فُعِّلت بدون وعي أو بطريقة غير صحيحة - خصوصًا عند استخدام الميزة preload - أن تؤدّي إلى اختلالات كبيرة في عمل الخادوم. تأكّد عندما تفعِّل هذه الميزة أنك تدرك جيّدًا ما تفعله.

# from https://cipherli.st/
# and https://raymii.org/s/tutorials/Strong_SSL_Security_On_Apache2.html

SSLCipherSuite EECDH+AESGCM:EDH+AESGCM:AES256+EECDH:AES256+EDH
SSLProtocol All -SSLv2 -SSLv3
SSLHonorCipherOrder On
# تعطيل التعليمة preload في الخاصيّة Strict-Transport-Security
# يمكنك إن أردت تفعيل هذه الخاصية وذلك بنزع علامة التعليق # من بداية السطر
#Header always set Strict-Transport-Security "max-age=63072000; includeSubdomains; preload"
# نفس التعليمة السابقة ولكن دون preload
Header always set Strict-Transport-Security "max-age=63072000; includeSubdomains"
Header always set X-Frame-Options DENY
Header always set X-Content-Type-Options nosniff
# Requires Apache >= 2.4
SSLCompression off 
SSLSessionTickets Off
SSLUseStapling on 
SSLStaplingCache "shmcb:logs/stapling-cache(150000)"
# أضفنا هنا المسار إلى ملفّ Diffie-Hellman
SSLOpenSSLConfCmd DHParameters "/etc/ssl/certs/dhparam.pem"

احفظ الملفّ ثم أغلقه عندما تكون جاهزا لذلك.

تعديل ملف مضيف SSL الافتراضي المبدئي

ننتقل الآن إلى الملف المبدئي Default لمضيف SSL الافتراضي الموجود على المسار etc/apache2/sites-available/default-ssl.conf/. إن كنت تستخدم مضيفا اقتراضيًّا آخر فأبدله بالمضيف الافتراضي المبدئي في الأمر أدناه.

نأخذ أولًا نسخة احتياطية من الملف:

sudo cp /etc/apache2/sites-available/default-ssl.conf /etc/apache2/sites-available/default-ssl.conf.bak

ثم نفتح ملف المضيف الافتراضي لتحريره:

sudo nano /etc/apache2/sites-available/default-ssl.conf

يبدو محتوى الملف، بعد نزع أغلب التعليقات، على النحو التالي:

<IfModule mod_ssl.c>
        <VirtualHost _default_:443>
                ServerAdmin webmaster@localhost

                DocumentRoot /var/www/html

                ErrorLog ${APACHE_LOG_DIR}/error.log
                CustomLog ${APACHE_LOG_DIR}/access.log combined

                SSLEngine on

                SSLCertificateFile      /etc/ssl/certs/ssl-cert-snakeoil.pem
                SSLCertificateKeyFile /etc/ssl/private/ssl-cert-snakeoil.key

                <FilesMatch "\.(cgi|shtml|phtml|php)$">
                                SSLOptions +StdEnvVars
                </FilesMatch>
                <Directory /usr/lib/cgi-bin>
                                SSLOptions +StdEnvVars
                </Directory>

                # BrowserMatch "MSIE [2-6]" \
                #               nokeepalive ssl-unclean-shutdown \
                #               downgrade-1.0 force-response-1.0

        </VirtualHost>
</IfModule>

سنعدّل قليلا على الملف بإعداد تعليمات بريد مدير الخادوم، عنوان، اسم الخادوم… إلخ. كما سنعدّل تعليمة SSL لتشير إلى مسار ملفّيْ الشهادة والمفاتيح. نختُم بنزع التعليق عن خيار يوفّر الدعم للمتصفّحات القديمة لتفعيله.

يبدو الملف بعد التعديلات كالتالي:

<IfModule mod_ssl.c>
        <VirtualHost _default_:443>
                # بريد مدير الخادوم
                ServerAdmin your_email@example.com
                # نطاق الخادوم أو عنوان IP الخاص به
                ServerName server_domain_or_IP

                DocumentRoot /var/www/html

                ErrorLog ${APACHE_LOG_DIR}/error.log
                CustomLog ${APACHE_LOG_DIR}/access.log combined

                SSLEngine on

                SSLCertificateFile      /etc/ssl/certs/apache-selfsigned.crt
                SSLCertificateKeyFile /etc/ssl/private/apache-selfsigned.key

                <FilesMatch "\.(cgi|shtml|phtml|php)$">
                                SSLOptions +StdEnvVars
                </FilesMatch>
                <Directory /usr/lib/cgi-bin>
                                SSLOptions +StdEnvVars
                </Directory>
                # دعم المتصفحات القديمة
                BrowserMatch "MSIE [2-6]" \
                               nokeepalive ssl-unclean-shutdown \
                               downgrade-1.0 force-response-1.0

        </VirtualHost>
</IfModule>

احفظ الملف ثم أغلقه.

إعادة توجيه طلبات HTTP (غير المُعمَّاة) إلى HTTPS

يجيب الخادوم بإعداداته الحاليّة على الطلبات الآمنة (HTTPS) وغير الآمنة (HTTP) على حدّ السواء. يُنصَح في أغلب الحالات من أجل أمان أعلى أن تُوجَّه طلبات HTTP تلقائيَّا إلى HTTPS.

نفتح ملف المضيف الافتراضي - أو المضيف الذي تريده - لتحريره:

sudo nano /etc/apache2/sites-available/000-default.conf

كلّ ما نحتاجه هو إضافة تعليمة إعادة إعادة التوجيه Redirect داخل إعداد الوسم VirtualHost والإشارة إلى النسخة الآمنة من الموقع (https):

<VirtualHost *:80>
        . . .

        Redirect "/" "https://your_domain_or_IP/"

        . . .
</VirtualHost>

احفظ الملف ثم أغلقه.

الخطوة الثالثة: تعديل الجدار الناري

إن كان جدار ufw الناري مفعّلًا، وهو ما توصي به الدروس المُشار إليها في المتطلّبات، فقد تحتاج لتعديل إعداداتِه من أجل السماح للبيانات المُؤَمَّنة (عبر SSL).

يُسجّل Apache أثناء تثبيته مجموعات من المعلومات المختصرة Profiles لدى جدار ufw الناري. يمكننا عرض المجموعات المتوفّرة بالأمر التالي:

sudo ufw app list

تظهر مُخرجات الأمر :

Available applications:
  Apache
  Apache Full
  Apache Secure
  OpenSSH

يمكنك عرض الإعداد الحالي بالأمر

sudo ufw status

إن كان إعدادك الحالي يسمح لطلبات HTTP فقط فستبدو إعداداتك كالتالي”

Status: active

To                         Action      From
--                         ------      ----
OpenSSH                    ALLOW       Anywhere
Apache                     ALLOW       Anywhere
OpenSSH (v6)               ALLOW       Anywhere (v6)
Apache (v6)                ALLOW       Anywhere (v6)

يمكننا تفعيل المجموعة Apache Full للسماح لطلبات HTTPS وHTTP معًا، ثم حذف المجموعة Apache لأننا لم نعد بحاجة إليها، فهي متَضَمَّنة في المجموعة Apache Full :

sudo ufw allow 'Apache Full'
sudo ufw delete allow 'Apache'

ملحوظة: يمكنك استخدام الأمر sudo ufw app info PROFILE حيث PROFILE اسم مجموعة المعلومات لمعرفة المنافذ Ports والبروتوكولات التي تسمح المجموعة للطلبات بالمرور عبرها.

يجب أن تبدو حالة الجدار الناري الآن على النحو التالي:

sudo ufw status

المخرجات:

Status: active

To                         Action      From
--                         ------      ----
OpenSSH                    ALLOW       Anywhere
Apache Full                ALLOW       Anywhere
OpenSSH (v6)               ALLOW       Anywhere (v6)
Apache Full (v6)           ALLOW       Anywhere (v6)

الخطوة الرابعة: اعتماد التغييرات في Apache

نحن جاهزون الآن، بعد أن عدّلنا الإعدادات، لتفعيل وحدات Modules الترويسات Headers وSSL في Apache، وتفعيل المضيف الافتراضي الجاهز لاستخدام SSL ثم إعادة تشغيل Apache.

يفعّل الأمران التاليّان على التوالي mod_ssl (وحدة SSL في Apache) وmod_headers (وحدة الترويسات) اللتين تحتاجهما إعداداتنا للعمل:

sudo a2enmod ssl
sudo a2enmod headers

ثم نفعّل المضيف الافتراضي (ضع اسم المضيف مكان default-ssl إن كنت تستخدم مضيفًا غير المضيف المبدئي):

sudo a2ensite default-ssl

نحتاج أيضًا لتفعيل ملفّ الإعداد ssl-params الذي أنشأناه سابقا:

sudo a2enconf ssl-params

يجدر بالوحدات المطلوبة أن تكون الآن مفعَّلة وجاهزة للعمل، بقي لنا فقط اعتماد التغييرات. لكن قبل ذلك سنتأكّد من أنه لا توجد أخطاء صياغة في الملفات التي أعددناها وذلك بتنفيذ الأمر التالي:

sudo apache2ctl configtest

إن جرى كلّ شيء على ما يُرام فستظهر رسالة تشبه ما يلي:

AH00558: apache2: Could not reliably determine the server's fully qualified domain name, using 127.0.1.1. Set the 'ServerName' directive globally to suppress this message
Syntax OK

السطر الأول ليس سوى رسالة تفيد بأنّ التعليمة ServerName غير مضبوطة لتعمل على كامل الخادوم (مثلا مضبوطة في المضيفات الافتراضية فقط). يمكنك التخلّص من هذه الرسالة - إن أردت - بضبط قيمة التعليمة ServerName على نطاق الخادوم أو عنوان IP الخاصّ به في ملف الإعدادات العام etc/apache2/apache2.conf/. هذا الإعداد اختياري، فالرسالة لا تتسبّب في أي خلل.

تظهر في السطر الثاني نتيجة التحقّق من الصياغة Syntax OK وتفيد بأنه لا توجد مشكلة من هذه الناحيّة. يمكننا إذن إعادة تشغيل خادوم الوِب لاعتماد التعديلات:

sudo systemctl restart apache2

الخطوة الخامسة: اختبار التعمية

افتح متصفّح الوِب وأدخل العنوان //:https متبوعًا باسم نطاق الخادوم أو عنوان IP الخاصّ به:

https://server_domain_or_IP

بما أنّ الشهادة الأمنيّة التي أنشأناه لا تصدُر من سلطة شهادات يثق بها المتصفّح فستظهر صفحة مخيفة عند زيارة الموقع تحمل الرسالة التالية.

هذا السلوك متوقَّع وطبيعي. نهتمّ في هذا الدرس بجانب التعميّة من الشهادات الأمنيّة دون جانب التحقّق من هويّة المضيف (الموقع) الذي توفّره سلطات الشهادات (وهو جانب مهمّ أيضًا لأمان التصفّح).

انقر على زرّ ADVANCED ثم انقر على الرابط الذي ينقلك إلى موقعك (يوجد عادة أسفل الصفحة).

ستُنقَل إلى صفحة الموقع. إن نظرت إلى شريط العناوين في المتصفّح فسترى صورة قفل عليه علامة x أمام عنوان الموقع. يعني هذا الرّمز أن المتصفّح لم يستطع التحقّق من هوية الشهادة، إلا أنه يعمّي الاتصال بينك والخادوم.

إن أعددتَ إعادة توجيه طلبات HTTP إلى HTTPS فيمكنك التحقق من نجاح الأمر بالذهاب إلى العنوان http://server_domain_or_IP (بدون حرف s في http). إن ظهرت نفس الأيقونة السابقة في شريط العناوين فهذا يعني نجاح الإعداد.

الخطوة السادسة: جعل إعادة التوجيه دائما

إن كنت متأكّدًا من رغبتك في السماح للطلبات الآمنة فقط (القادمة عبر HTTPS)، وتحقّقت في الخطوة السابقة من عمل توجيه طلبات HTTP إلى HTTPS فيجب عليك جعل إعادة التوجيه دائمة.

افتح ملف إعداد المضيف الافتراضي الذي نريد:

sudo nano /etc/apache2/sites-available/000-default.conf

نبحث عن سطر إعادة التوجيه الذي أضفناه في خطوة سابقة ثم نضيف إليه الكلمة المفتاحية permanent على النحو التالي:

<VirtualHost *:80>
        . . .

        Redirect permanent "/" "https://your_domain_or_IP/"

        . . .
</VirtualHost>

احفظ الملف ثم أغلقه.

ملحوظة: إعادة التوجيه التي أعددناها في الخطوة الثانية باستخدام التعليمة Redirect فقط هي من النوع 302. تصبح إعادة التوجيه هذه من النوع 301 (الفرق بين إعادة التوجيه 301و302) عند إضافة الكلمة المفتاحية permanent (دائم) إلى التعليمة.

نتحقّق من خلو الإعدادات من أخطاء في الصياغة: