HTTPS中的SNI扩展与虚拟主机HTTPS配置详解

1. 知识点背景

在传统的HTTP/1.1中，虚拟主机（Virtual Host）是通过HTTP请求头中的Host字段实现的，即一个IP地址+端口上可承载多个域名，由服务器根据Host字段将请求路由到对应的网站。
但HTTPS在建立TLS连接时，需要先完成TLS握手、建立加密通道，之后才能发送HTTP请求（包含Host头）。这就产生了一个矛盾：

• 服务器在TLS握手阶段需要提供对应域名的证书，但此时还不知道客户端要访问哪个域名（因为Host头还未发送），导致服务器无法决定使用哪个证书。

为解决这个问题，SNI（Server Name Indication）扩展被引入TLS协议。

2. SNI的作用与工作原理

SNI是一个TLS扩展（定义在RFC 6066），允许客户端在TLS握手的ClientHello消息中，明文发送自己要访问的域名。
这样服务器在握手早期就能看到域名，从而选择正确的证书返回给客户端。

SNI的工作流程

1. 客户端发起TLS握手
   发送ClientHello消息，其中包含：
   • 支持的TLS版本、加密套件列表
   • SNI扩展（包含要访问的域名，如www.example.com）
2. 服务器接收ClientHello
   解析SNI扩展，获取域名。
3. 服务器选择证书
   根据域名找到对应的SSL/TLS证书。
4. 服务器返回证书
   在ServerHello及后续的Certificate消息中，发送该域名的证书。
5. 后续握手
   与普通TLS握手相同（密钥交换、完成握手等）。

注意：SNI中的域名是明文传输的（因为握手尚未加密），这意味着网络窃听者可以看到客户端访问的域名，但后续通信内容仍被加密。

3. SNI的兼容性与限制

• 浏览器/客户端支持：现代浏览器、操作系统、HTTP客户端库（如curl、requests）均默认支持SNI。
• 服务器支持：主流Web服务器（Nginx、Apache、Caddy等）均支持SNI。
• 限制：
  • 早期系统（如Windows XP + IE6）不支持SNI，访问多域名HTTPS站点会失败。
  • 部分网络监控设备可能根据SNI信息进行过滤或阻断（如防火墙基于域名的拦截）。

4. 虚拟主机HTTPS配置示例（Nginx）

假设一个服务器IP为192.168.1.1，需要托管两个HTTPS站点：

• www.site1.com（证书文件：site1.crt；私钥：site1.key）
• www.site2.com（证书文件：site2.crt；私钥：site2.key）

Nginx配置片段：

server {
    listen 443 ssl;
    server_name www.site1.com;
    
    ssl_certificate     /path/to/site1.crt;
    ssl_certificate_key /path/to/site1.key;
    
    # 其他配置...
}

server {
    listen 443 ssl;
    server_name www.site2.com;
    
    ssl_certificate     /path/to/site2.crt;
    ssl_certificate_key /path/to/site2.key;
    
    # 其他配置...
}

原理：Nginx在收到TLS握手请求时，通过SNI获取域名，然后匹配server_name，使用对应的证书。

5. 无SNI的备选方案

如果必须支持不支持SNI的旧客户端，传统方案包括：

• 为每个域名使用独立IP地址（每个IP配置一个HTTPS站点）。
• 使用多域名证书（SAN证书） 或通配符证书，在一张证书中覆盖所有域名（服务器可返回同一张证书，不依赖SNI选择）。

但这两个方案均有局限性（IP地址有限、证书管理复杂），因此SNI仍是主流方案。

6. SNI的安全增强：Encrypted SNI (ESNI) / ECH

由于SNI是明文的，会暴露用户访问的域名，存在隐私风险。
ESNI（TLS 1.3中称为ECH, Encrypted Client Hello） 将整个ClientHello（包括SNI）加密，只有目标服务器能解密。
该技术需要DNS HTTPS记录（HTTPS RR）或服务器配置支持，目前处于逐步推广阶段。

7. 面试常见问题

1. 为什么HTTPS虚拟主机需要SNI？
   答：TLS握手在HTTP请求之前，服务器需在握手阶段返回正确证书，但此时无法通过Host头判断域名，故需客户端在ClientHello中通过SNI提前声明域名。

2. SNI是否会导致隐私泄露？
   答：会，SNI是明文的。可通过ESNI/ECH解决。

3. 如何检查一个网站是否支持SNI？
   答：使用openssl s_client -connect host:443 -servername example.com观察返回证书的域名是否匹配，或通过浏览器开发者工具查看TLS握手详情。

通过以上步骤，你可以理解SNI在HTTPS虚拟主机中的核心作用，及其配置、限制与演进方向。