HSTS

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概述

严格传输安全（HTTP Strict Transport Security，简称HSTS）是一种网络安全机制，旨在强制客户端（例如Web浏览器）通过HTTPS协议与服务器进行通信，从而保护用户免受中间人攻击（Man-in-the-Middle attack，简称MITM攻击）。HSTS通过在服务器响应中设置特定的HTTP响应头来告知浏览器，未来的所有请求都应使用HTTPS协议，即使最初的请求使用HTTP协议。 这可以有效防止用户被重定向到不安全的HTTP站点，以及防止证书伪造等攻击。HSTS最初由Google提出，旨在解决HTTPS部署初期的一些问题，并提升Web应用的安全性。其核心思想是建立一种“信任锚”，让浏览器记住服务器只接受HTTPS连接。

HSTS并非一种加密协议，而是对现有HTTPS协议的增强，它依赖于HTTPS协议提供的加密和认证功能。 它的作用在于减少对不安全HTTP连接的依赖，从而降低攻击面。 实施HSTS需要服务器端的配置，以及客户端（浏览器）的支持。 大多数主流浏览器都支持HSTS，但不同浏览器对HSTS的支持程度和配置选项可能有所不同。浏览器兼容性是实施HSTS时需要考虑的一个重要因素。

主要特点

  • **强制HTTPS:** HSTS的核心功能是强制客户端使用HTTPS协议进行通信。一旦浏览器接收到HSTS响应头，它将在预定义的有效期内自动将所有HTTP请求升级为HTTPS请求。
  • **防止协议降级攻击:** HSTS可以有效防止攻击者利用协议降级攻击，将HTTPS连接降级为不安全的HTTP连接。例如，攻击者可以拦截用户的请求，并将其重定向到HTTP站点，从而窃取用户的敏感信息。
  • **保护Cookie:** HSTS可以确保Cookie只能通过HTTPS协议传输，从而防止Cookie被窃取。在没有HSTS的情况下，即使网站使用HTTPS协议，Cookie仍然可以通过不安全的HTTP连接被访问。
  • **预加载列表:** 为了进一步增强安全性，HSTS可以被预加载到浏览器的列表中。这意味着浏览器在访问任何站点之前，就会知道该站点支持HSTS，从而可以立即强制使用HTTPS协议。HSTS预加载由Chrome浏览器维护，并定期更新。
  • **子域名保护:** HSTS可以配置为保护所有子域名，从而确保整个网站及其子域名都使用HTTPS协议进行通信。这可以通过设置`includeSubDomains`指令来实现。
  • **Preload Max-Age:** 定义了HSTS信息的缓存时间，单位是秒。 较长的Preload Max-Age值意味着浏览器会更长时间地记住服务器只接受HTTPS连接。
  • **report-uri:** 允许服务器指定一个URI，浏览器在尝试通过HTTP连接到服务器时，会向该URI发送报告。这可以帮助服务器管理员监控HSTS的实施情况，并发现潜在的安全问题。
  • **升级安全性:** HSTS可以与HTTP公钥固定（HPKP）等其他安全机制结合使用，以进一步增强Web应用的安全性。
  • **减少重定向:** 通过强制HTTPS，HSTS可以减少HTTP到HTTPS的重定向次数，从而提高网站的性能。
  • **提升用户信任:** 实施HSTS可以向用户表明网站对安全性的重视，从而提升用户的信任度。

使用方法

实施HSTS需要以下步骤：

1. **获取有效的SSL/TLS证书:** 首先，你需要为你的网站获取一个有效的SSL/TLS证书。这是使用HTTPS协议的前提。可以从证书颁发机构（CA）购买证书，或者使用免费的证书，例如Let's Encrypt。 2. **配置Web服务器:** 配置你的Web服务器（例如Apache、Nginx、IIS）以使用HTTPS协议。这通常涉及到安装SSL/TLS证书，并配置服务器以监听443端口。 3. **添加HSTS响应头:** 在你的Web服务器的配置文件中，添加HSTS响应头。HSTS响应头的基本格式如下： 

   ```
   Strict-Transport-Security: max-age=<秒数>; includeSubDomains; preload
   ```

   *   `max-age`:  指定浏览器应该记住HSTS策略的时间，单位是秒。建议至少设置为31536000秒（一年）。
   *   `includeSubDomains`:  可选指令，表示HSTS策略应该应用于所有子域名。
   *   `preload`:  可选指令，表示你的网站希望被添加到HSTS预加载列表中。

4. **测试HSTS配置:** 使用在线HSTS测试工具（例如SecurityHeaders.com）测试你的HSTS配置是否正确。确保浏览器正确接收到HSTS响应头，并且能够强制使用HTTPS协议。 5. **监控HSTS实施情况:** 使用`report-uri`指令监控HSTS的实施情况。当浏览器尝试通过HTTP连接到你的服务器时，它会向指定的URI发送报告。

    • 示例配置 (Nginx):**

```nginx server { 

   listen 443 ssl;
   server_name example.com;

   ssl_certificate /path/to/your/certificate.pem;
   ssl_certificate_key /path/to/your/private.key;

   add_header Strict-Transport-Security "max-age=31536000; includeSubDomains; preload";

   # 其他配置...

} ```

    • 示例配置 (Apache):**

```apache <VirtualHost *:443> 

   ServerName example.com

   SSLEngine on
   SSLCertificateFile /path/to/your/certificate.pem
   SSLCertificateKeyFile /path/to/your/private.key

   Header always set Strict-Transport-Security "max-age=31536000; includeSubDomains; preload"

   # 其他配置...

</VirtualHost> ```

相关策略

HSTS通常与其他安全策略结合使用，以提供更全面的保护。以下是一些常见的相关策略：

| 策略名称 | 描述 | 与HSTS的关系 | |---|---|---| | **HTTP公钥固定 (HPKP)** | 允许网站指定允许的证书颁发机构（CA），从而防止攻击者使用伪造的证书。 | 可以与HSTS结合使用，进一步增强安全性。HPKP已被弃用，建议使用证书透明度。 | | **内容安全策略 (CSP)** | 允许网站指定允许加载的资源类型和来源，从而防止跨站脚本攻击（XSS）。 | 可以与HSTS结合使用，防止恶意脚本的加载。| | **子资源完整性 (SRI)** | 允许网站验证加载的资源是否被篡改。 | 可以与HSTS结合使用，确保加载的资源是可信的。| | **HTTPS Everywhere** | 一个浏览器扩展，旨在强制所有网站使用HTTPS协议。 | 可以作为HSTS的补充，但不能完全替代HSTS。| | **Certificate Transparency (CT)** | 一个公开的日志记录系统，用于记录所有SSL/TLS证书。 | 可以帮助检测和防止伪造的证书。CT是HPKP的替代方案。| | **HTTP/2** | 下一代HTTP协议，提供了更高的性能和安全性。 | HSTS可以与HTTP/2结合使用，进一步提升Web应用的性能和安全性。| | **QUIC** | Google开发的传输层网络协议，旨在替代TCP。 | QUIC可以提供更快的连接速度和更强的安全性，可以与HSTS结合使用。| | **TLS 1.3** | 最新的TLS协议版本，提供了更高的安全性和性能。 | HSTS应该与TLS 1.3结合使用，以提供最强的安全性。| | **Content Security Policy Reporting (CSP Reporting)** | 允许网站监控并报告违反内容安全策略的行为。 | 可以与HSTS结合使用，监控潜在的安全问题。| | **Referrer Policy** | 控制浏览器在HTTP请求中发送Referer头信息的方式。 | 可以与HSTS结合使用，保护用户的隐私。| | **Feature Policy (Permissions Policy)** | 允许网站控制浏览器可以访问的特定功能。 | 可以与HSTS结合使用，限制浏览器可以访问的敏感功能。| | **Expect-CT** | 强制浏览器验证证书是否在证书透明度日志中。 | 可以与HSTS结合使用，确保证书的透明度。| | **Clear Site Data** | 允许网站清除浏览器缓存的数据。| 可以与HSTS结合使用，清除旧的HSTS策略。| | **Opportunistic Encryption** | 自动将HTTP连接升级为HTTPS连接，即使服务器没有明确配置HTTPS协议。 | 可以作为HSTS的补充，但不能完全替代HSTS。| | **DNS over HTTPS (DoH)** | 通过HTTPS协议进行DNS查询，从而保护用户的隐私。 | 可以与HSTS结合使用，保护DNS查询的安全。|

HSTS配置参数说明
参数名称 说明 推荐值
max-age 指定浏览器应该记住HSTS策略的时间，单位是秒。 31536000 (一年)
includeSubDomains 表示HSTS策略应该应用于所有子域名。 true
preload 表示你的网站希望被添加到HSTS预加载列表中。 true
report-uri 允许服务器指定一个URI，浏览器在尝试通过HTTP连接到服务器时，会向该URI发送报告。 `https://yourdomain.com/hsts-report`
upgrade-insecure-requests 告诉浏览器自动将所有HTTP请求升级为HTTPS请求。 true

参见

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