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開啟HSTS讓瀏覽器強制跳轉HTTPS訪問

作者：VEPHP   時間 2017-09-18

《開啟HSTS讓瀏覽器強制跳轉HTTPS訪問》要點：
本文介紹了開啟HSTS讓瀏覽器強制跳轉HTTPS訪問，希望對您有用。如果有疑問，可以聯系我們。

在網站全站HTTPS后,如果用戶手動敲入網站的HTTP地址,或者從其它地方點擊了網站的HTTP鏈接,通常依賴于服務端301/302跳轉才能使用HTTPS服務.而第一次的HTTP請求就有可能被劫持,導致請求無法到達服務器,從而構成HTTPS降級劫持.這個問題目前可以通過HSTS(HTTP Strict Transport Security,RFC6797)來解決.

HSTS簡介

HSTS(HTTP Strict Transport Security)是國際互聯網工程組織IETF發布的一種互聯網安全策略機制.采用HSTS策略的網站將保證瀏覽器始終連接到該網站的HTTPS加密版本,不需要用戶手動在URL地址欄中輸入加密地址,以減少會話劫持風險.

HSTS響應頭格式

Strict-Transport-Security: max-age=expireTime [; includeSubDomains] [; preload]
  • max-age,單位是秒,用來告訴瀏覽器在指定時間內,這個網站必須通過HTTPS協議來訪問.也就是對于這個網站的HTTP地址,瀏覽器需要先在本地替換為HTTPS之后再發送請求.
  • includeSubDomains,可選參數,如果指定這個參數,表明這個網站所有子域名也必須通過HTTPS協議來訪問.
  • preload,可選參數,一個瀏覽器內置的使用HTTPS的域名列表.

HSTS Preload List

雖然HSTS可以很好的解決HTTPS降級攻擊,但是對于HSTS生效前的首次HTTP請求,依然無法避免被劫持.瀏覽器廠商們為了解決這個問題,提出了HSTS Preload List方案：內置一份可以定期更新的列表,對于列表中的域名,即使用戶之前沒有訪問過,也會使用HTTPS協議.

目前這個Preload List由Google Chrome維護,Chrome、Firefox、Safari、IE 11和Microsoft Edge都在使用.如果要想把自己的域名加進這個列表,首先需要滿足以下條件：

  • 擁有合法的證書(如果使用SHA-1證書,過期時間必須早于2016年)；
  • 將所有HTTP流量重定向到HTTPS；
  • 確保所有子域名都啟用了HTTPS；
  • 輸出HSTS響應頭：
  • max-age不能低于18周(10886400秒)；
  • 必須指定includeSubdomains參數；
  • 必須指定preload參數；

即便滿足了上述所有條件,也不一定能進入HSTS Preload List,更多信息可以查看：https://hstspreload.org/.

通過Chrome的chrome://net-internals/#hsts工具,可以查詢某個網站是否在Preload List之中,還可以手動把某個域名加到本機Preload List.

HSTS缺點

HSTS并不是HTTP會話劫持的完美解決方案.用戶首次訪問某網站是不受HSTS保護的.這是因為首次訪問時,瀏覽器還未收到HSTS,所以仍有可能通過明文HTTP來訪問.

如果用戶通過HTTP訪問HSTS保護的網站時,以下幾種情況存在降級劫持可能：

  • 以前從未訪問過該網站
  • 最近重新安裝了其操作系統
  • 最近重新安裝了其瀏覽器
  • 切換到新的瀏覽器
  • 切換到一個新的設備,如：移動電話
  • 刪除瀏覽器的緩存
  • 最近沒訪問過該站并且max-age過期了

解決這個問題目前有兩種方案：

方案一：在瀏覽器預置HSTS域名列表,就是上面提到的HSTS Preload List方案.該域名列表被分發和硬編碼到主流的Web瀏覽器.客戶端訪問此列表中的域名將主動的使用HTTPS,并拒絕使用HTTP訪問該站點.

方案二：將HSTS信息加入到域名系統記錄中.但這需要保證DNS的安全性,也就是需要部署域名系統安全擴展.

其它可能存在的問題

由于HSTS會在一定時間后失效(有效期由max-age指定),所以瀏覽器是否強制HSTS策略取決于當前系統時間.大部分操作系統經常通過網絡時間協議更新系統時間,如Ubuntu每次連接網絡時,OS X Lion每隔9分鐘會自動連接時間服務器.攻擊者可以通過偽造NTP信息,設置錯誤時間來繞過HSTS.

解決方法是認證NTP信息,或者禁止NTP大幅度增減時間.比如：Windows 8每7天更新一次時間,并且要求每次NTP設置的時間與當前時間不得超過15小時.

支持HSTS瀏覽器

目前主流瀏覽器都已經支持HSTS特性,具體可參考下面列表：

  • Google Chrome 4及以上版本
  • Firefox 4及以上版本
  • Opera 12及以上版本
  • Safari從OS X Mavericks起
  • Internet Explorer及以上版本

HSTS部署

服務器開啟HSTS的方法是：當客戶端通過HTTPS發出請求時,在服務器返回的超文本傳輸協議響應頭中包含Strict-Transport-Security字段.非加密傳輸時設置的HSTS字段無效.

最佳的部署方案是部署在離用戶最近的位置,例如：架構有前端反向代理和后端Web服務器,在前端代理處配置HSTS是最好的,否則就需要在Web服務器層配置HSTS.如果Web服務器不明確支持HSTS,可以通過增加響應頭的機制.如果其他方法都失敗了,可以在應用程序層增加HSTS.

HSTS啟用比較簡單,只需在相應頭中加上如下信息：

Strict-Transport-Security: max-age=63072000; includeSubdomains;preload;

Strict-Transport-Security是Header字段名,max-age代表HSTS在客戶端的生效時間. includeSubdomains表示對所有子域名生效.preload是使用瀏覽器內置的域名列表.

HSTS策略只能在HTTPS響應中進行設置,網站必須使用默認的443端口；必須使用域名,不能是IP.因此需要把HTTP重定向到HTTPS,如果明文響應中允許設置HSTS頭,中間人攻擊者就可以通過在普通站點中注入HSTS信息來執行DoS攻擊.

Apache上啟用HSTS

$ vim /etc/apache2/sites-available/hi-linux.conf

# 開啟HSTS需要啟用headers模塊
LoadModule headers_module /usr/lib/apache2/modules/mod_headers.so

<VirtualHost *:80>
 ?ServerName www.hi-linux.com
 ?ServerAlias hi-linux.com
...
 #將所有訪問者重定向到HTTPS,解決HSTS首次訪問問題.
 ?RedirectPermanent / https://www.hi-linux.com/
</VirtualHost>

<VirtualHost 0.0.0.0:443>
...
# 啟用HTTP嚴格傳輸安全
 ?Header always set Strict-Transport-Security "max-age=63072000; includeSubdomains; preload"
...
</VirtualHost>

重啟Apache服務

$ service apche2 restart

Nginx上啟用HSTS

$ vim /etc/nginx/conf.d/hi-linux.conf

server {
 ? listen 443 ssl;
 ? server_name www.hi-linux.com;
 ? add_header Strict-Transport-Security "max-age=63072000; includeSubdomains; preload";
...
}

server {
 ? listen 80;
 ? server_name www.hi-linux.com;
 ? return 301 https://www.hi-linux.com$request_uri;
...
}

重啟Nginx服務

$ service nginx restart

IIS啟用HSTS

要在IIS上啟用HSTS需要用到第三方模塊,具體可參考：https://hstsiis.codeplex.com/

測試設置是否成功

設置完成了后,可以用curl命令驗證下是否設置成功.如果出來的結果中含有Strict-Transport-Security的字段,那么說明設置成功了.

$ curl -I https://www.hi-linux.com
HTTP/1.1 200 OK
Server: nginx
Date: Sat, 27 May 2017 03:52:19 GMT
Content-Type: text/html; charset=utf-8
...
Strict-Transport-Security: max-age=63072000; includeSubDomains; preload
X-Frame-Options: deny
X-XSS-Protection: 1; mode=block
X-Content-Type-Options: nosniff
...

對于HSTS以及HSTS Preload List,建議是只要不能確保永遠提供HTTPS服務,就不要啟用.因為一旦HSTS生效,之前的老用戶在max-age過期前都會重定向到HTTPS,造成網站不能正確訪問.唯一的辦法是換新域名.

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