免费 HTTPS：Let's Encrypt 证书申请与 Certbot 自动续期

HTTPS 证书曾经是每年几百美元的支出，Let’s Encrypt 把它变成了零成本+全自动。这背后是 ACME 协议（RFC 8555）：CA 不再靠人工审核域名归属，而是让申请者当场「表演」对服务器的控制权。理解这个机制，续期失败时才知道往哪查。

ACME 如何验证「域名是你的」#

申请证书的本质是向 CA 证明两件事：你持有域名的控制权，以及你持有证书私钥。ACME 用「挑战-应答」完成验证，主流有两种方式：

HTTP-01 挑战：Let’s Encrypt 给你一个随机 token，要求你的服务器在 http://<域名>/.well-known/acme-challenge/<token> 路径上返回指定内容。CA 从公网访问这个 URL，能拿到正确内容就证明你控制该域名指向的服务器。

DNS-01 挑战：要求你创建一个 _acme-challenge.<域名> 的 TXT 记录。能改 DNS 就证明控制权。它是申请通配符证书（*.example.com）的唯一方式，也适合服务器不暴露 80 端口的场景；缺点是需要 DNS 服务商 API 才能自动化。

Certbot 是 EFF 维护的 ACME 客户端，各大发行版均可安装。以 Debian/Ubuntu + Nginx 为例：

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apt update && apt install -y certbot python3-certbot-nginx

如果 80 端口已经由 Nginx 提供服务，最省事的方式是让 Certbot 直接改 Nginx 配置：

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certbot --nginx -d example.com -d www.example.com

Certbot 会依次完成：生成私钥 → 发起 HTTP-01 挑战 → 通过验证拿到证书 → 修改 Nginx 配置启用 443 监听和 HTTP 跳转 HTTPS → 输出证书存放路径。

证书与私钥位置（Debian/Ubuntu 默认）：

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/etc/letsencrypt/live/example.com/fullchain.pem   # 证书（含中间证书链）
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/etc/letsencrypt/live/example.com/privkey.pem     # 私钥

申请成功后检查证书内容：

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openssl x509 -in /etc/letsencrypt/live/example.com/fullchain.pem -noout -dates -subject

输出里能看到有效期——Let’s Encrypt 证书只有 90 天，这是故意的：短周期倒逼自动化，私钥泄露后的暴露窗口也更短。

Certbot 安装时会自动注册一个 systemd timer（或 cron 任务），每天跑两次续期检查。验证它存在且工作正常：

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systemctl list-timers | grep certbot    # 查看定时器
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certbot renew --dry-run                 # 演习一次续期流程

--dry-run 是续期排错的第一件武器：它走完整的验证流程但不实际签发，能提前发现 80 端口不通、Nginx 配置变化导致的失败。续期默认在证书剩余 30 天内才实际执行，此前的调用只是空转。

续期成功后需要让服务加载新证书。用钩子把重载动作挂进去：

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certbot renew --deploy-hook "systemctl reload nginx"

或者写入 /etc/letsencrypt/renewal/example.com.conf 的 [renewalparams] 段：

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deploy_hook = systemctl reload nginx

按出现频率排序：

80 端口被封或跳转。HTTP-01 必须走 80 端口（不允许跟随跳转到 443 之外的端口）。安全组、防火墙、CDN 回源配置都可能挡住 /.well-known/acme-challenge/ 路径。
域名解析变化。迁移服务器后忘了改 A 记录，CA 请求打到了旧机器。
IPv6 不一致。域名同时有 AAAA 记录，CA 优先走 IPv6，而服务器 v6 没监听或被防火墙拦截——--dry-run 报错里如果看到 IPv6 地址就是它。
速率限制。同一注册域名每周最多签发 50 张证书，测试环境反复申请容易触发，错误信息会明确提示 rate limit。

查看续期日志定位具体原因：

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journalctl -u certbot.timer --since "7 days ago"
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less /var/log/letsencrypt/letsencrypt.log

证书装完不等于高枕无忧：

用 curl -vI https://example.com 确认返回 200 且证书链完整（输出里能看到 SSL certificate verify ok）。
HTTP 是否 301 跳转到 HTTPS；跳转后有没有带上 HSTS 头（Strict-Transport-Security），让浏览器以后直接走 HTTPS。
旧协议和弱套件是否关闭——Qualys SSL Labs 的在线检测（ssllabs.com/ssltest）能给出评分和具体弱点清单。