如何利用 SSL/TLS 保护你的 Linux 邮件服务

Question

通过理解安全证书来保护你的 Linux 邮件服务。

通常，不管你是通过简单邮件传输协议Simple Mail Transport Protocol（SMTP）或者互联网消息访问协议Internet Message Access Protocol（IMAP）或邮局协议Post Office Protocol（POP）发送或者接受邮件，邮件服务默认都是以无保护的明文来传输数据。近来随着数据加密成为越来越多程序的共识，你需要安全套接层Secure Sockets Layer/传输层安全性Transport Layer Security（SSL/TLS）的安全证书来保护你的邮件服务。

首先，快速回顾一下邮件服务和协议的基本流程。邮件通过 SMTP 从 TCP 端口 25 发出。这个协议依靠 DNS 邮件交换服务器Mail eXchanger（MX）记录的地址信息来传输邮件。当邮件到达邮件服务器后，可以被以下两种服务中的任意一种检索：使用 TCP 端口 143 的 IMAP，或者使用 TCP 端口 110 的 POP3（邮局协议第 3 版）。然而，以上服务都默认使用明文传输邮件和认证信息。这非常的不安全！

为了保护电子邮件数据和认证，这些服务都增加了一个安全功能，使它们可以利用 SSL/TLS 证书对数据流和通讯进行加密封装。SSL/TLS 是如何加密数据的细节不在本文讨论范围，有兴趣的话可以阅读 Bryant Son 关于互联网安全的文章 了解更多细节。概括的说，SSL/TLS 加密是一种基于公钥和私钥的算法。

通过加入这些安全功能后，这些服务将监听在新的 TCP 端口：

服务	默认 TCP 端口	SSL/TLS 端口
SMTP	25	587
IMAP	143	993
POP3	110	995

生成 SSL/TLS 证书

OpenSSL 可以生成免费的 SSL/TLS 证书，或者你也可以从公共证书颁发机构Certificate Authoritie（CA）购买。过去，生成自签发证书十分简单而且通用，但是由于安全被日益重视，大部分的邮件客户端是不信任自签发证书的，除非手动设置。

如果你只是自己使用或者做做测试，那就使用自签发证书省点钱吧。但是如果很多人或者客户也需要使用的话，那最好还是从受信任的证书颁发机构购买。

不管是哪种情况，开始请求新证书的过程是使用 Linux 系统上的 OpenSSL 工具来创建一个证书签发请求Certificate Signing Request（CSR）：

$ openssl req -new -newkey rsa:2048 -nodes -keyout mail.mydomain.key -out mail.mydomain.csr

这个命令会为你想保护的服务同时生成一个新的 CSR 文件和一个私匙。它会询问你一些证书相关的问题，如：位置、服务器的完全合规域名Fully Qualified Domain Name（FQDN）、邮件联系信息等等。当你输入完这些信息后，私钥和 CSR 文件就生成完毕了。

如果你想生成自签发证书

如果你想要生成自签发证书的话，在运行以上 CSR 命令之前，你必须先创建一个 自己的根 CA 。你可以通过以下方法创建自己的根 CA。

$ openssl genrsa -des3 -out myCA.key 2048

命令行会提示你输入一个密码。请输入一个复杂点的密码而且不要弄丢了，因为这将会是根 CA 私钥的密码，正如其名称所示，它是你的证书中所有信任关系的根。

接下来，生成根 CA 证书：

$ openssl req -x509 -new -nodes -key myCA.key -sha256 -days 1825 -out myCA.pem

在回答完一些问题后，你就拥有一个有效期为 5 年的根 CA 证书了。

用之前生成的 CSR 文件，你可以请求生成一个新证书，并由您刚才创建的根 CA 签名。

$ openssl x509 -req -in mail.mydomain.csr -CA myCA.pem -CAkey myCA.key -CAcreateserial -out mail.mydomain.pem -days 1825 -sha256

输入你的根 CA 私钥的密码来创建和签署证书。

现在你有了配置电子邮件服务以增强安全性所需的两个文件：私匙文件 mail.mydomain.key 和公开证书文件 mail.mydomain.pem 。

如果你愿意购买证书

如果你愿意从机构购买证书，则需要上传 CSR 文件到证书颁发机构的系统中，它将会被用于生成 SSL/TLS 证书。证书可作为文件下载，比如 mail.mydomain.pem 。很多 SSL 机构也需要你下载一个中间证书。如果是这样的话，你必须把这个两个证书合并成一个，这样电子邮件服务就可以将这两个证书结合起来处理。可以使用以下命令把你的证书和第三方中间证书合并在一起：

$ cat mail.mydomain.pem gd_bundle-g2-g1.crt > mail.mydomain.pem

值得一提的是 .pem 文件后缀代表隐私增强邮件Privacy-Enhanced Mail。

现在你就有全部的设置邮件服务安全所需文件了：私匙文件 mail.mydomain.key 和组合的公开证书文件 mail.mydomain.pem 。

为你的文件生成一个安全的文件夹

不管你是的证书是自签发的或者从机构购买，你都需要生成一个安全的，管理员拥有的文件夹用于保存这两个文件。可以使用以下命令来生成：

$ mkdir /etc/pki/tls
$ chown root:root /etc/pki/tls
$ chmod 700 /etc/pki/tls

在复制文件到 /etc/pki/tls 后，再次设置这些文件的权限：

$ chmod 600 /etc/pki/tls/*

配置你的 SMTP 和 IMAP 服务

接下来，让 SMTP 和 IMAP 服务使用新的安全证书。我们用 postfix 和 dovecot 来作为例子。

用你顺手的编辑器来编辑 /etc/postfix/main.cf 文件。添加以下几行：

smtpd_use_tls = yes
smtpd_tls_cert_file = /etc/pki/tls/mail.mydomain.pem
smtpd_tls_key_file = /etc/pki/tls/mail.mydomain.key

自定义选项

以下选项可以启用或禁用各种加密算法，协议等等：

smtpd_tls_eecdh_grade = strong
smtpd_tls_protocols= !SSLv2, !SSLv3, !TLSv1, !TLSv1.1
smtpd_tls_mandatory_protocols= !SSLv2, !SSLv3, !TLSv1, !TLSv1.1
smtpd_tls_mandatory_ciphers = high
smtpd_tls_security_level=may
smtpd_tls_ciphers = high
tls_preempt_cipherlist = yes
smtpd_tls_mandatory_exclude_ciphers = aNULL, MD5 , DES, ADH, RC4, PSD, SRP, 3DES, eNULL
smtpd_tls_exclude_ciphers = aNULL, MD5 , DES, ADH, RC4, PSD, SRP, 3DES, eNULL
smtp_tls_mandatory_protocols = !SSLv2, !SSLv3, !TLSv1, !TLSv1.1
smtp_tls_protocols = !SSLv2, !SSLv3, !TLSv1, !TLSv1.1

编辑 /etc/dovecot/dovecot.conf 文件，添加以下三行：

ssl = required
ssl_cert = </etc/pki/tls/mail.mydomain.pem
ssl_key = </etc/pki/tls/mail.mydomain.key

添加下列更多选项来启用或禁用各种加密算法、协议等等（我把这些留给你来理解）：

ssl_cipher_list = EECDH+ECDSA+AESGCM:EECDH+aRSA+AESGCM:EECDH+ECDSA+SHA384:EECDH+ECDSA+SHA256:EECDH+aRSA+SHA384:EECDH+aRSA+SHA256:EECDH+aRSA+RC4:EECDH:EDH+aRSA:ALL:!aNULL:!eNULL:!LOW:!3DES:!MD5:!EXP:!PSK:!SRP:!DSS:!RC4:!SSLv2
ssl_prefer_server_ciphers = yes
ssl_protocols = !SSLv2 !SSLv3 !TLSv1 !TLSv1.1
ssl_min_protocol = TLSv1.2

设置 SELinux 上下文

如果你的 Linux 发行版启用了 SELinux，请为你的新证书文件设置正确的 SELinux 上下文。

对于 Postfix 设置 SELinux：

$ chcon -u system_u -t cert_t mail.mydomain.*

对于 Dovecot 设置 SELinux：

$ chcon -u system_u -t dovecot_cert_t mail.mydomain.*

重启这些服务，并与你相应更新过的电子邮件客户端配置连接。有些电子邮件客户端会自动探测到新的端口，有些则需要你手动更新。

测试配置

用 openssl 命令行和 s_client 插件来简单测试一下：

$ openssl s_client -connect mail.mydomain.com:993
$ openssl s_client -starttls imap -connect mail.mydomain.com:143
$ openssl s_client -starttls smtp -connect mail.mydomain.com:587

这些测试命令会打印出很多信息，关于你使用的连接、证书、加密算法、会话和协议。这不仅是一个验证新设置的好方法，也可以确认你使用了适当的证书，以及在 postfix 或 dovecot 配置文件中定义的安全设置正确。