HTTP Strict Transport Security (通常简称为HSTS)

2021-04-24 02:29

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HTTP Strict Transport Security (通常简称为HSTS) 是一个安全功能，它告诉浏览器只能通过HTTPS访问当前资源, 禁止HTTP方式。

Freebuf百科：什么是Strict-Transport-Security?

一个网站接受一个HTTP的请求，然后跳转到HTTPS，用户可能在开始跳转前，通过没有加密的方式和服务器对话，比如，用户输入http://foo.com或者直接foo.com。这样存在中间人攻击潜在威胁，跳转过程可能被恶意网站利用来直接接触用户信息，而不是原来的加密信息。网站通过HTTP Strict Transport Security通知浏览器，这个网站禁止使用HTTP方式加载，浏览器应该自动把所有尝试使用HTTP的请求自动替换为HTTPS请求。

我们为什么需要开启Strict-Transport-Security?

想想这样一种场景：

有的网站开启了https，但为了照顾用户的使用体验（因为用户总是很赖的，一般不会主动键入https，而是直接输入域名, 直接输入域名访问，默认就是http访问）同时也支持http访问，当用户http访问的时候，就会返回给用户一个302重定向，重定向到https的地址，然后后续的访问都使用https传输,这种通信模式看起来貌似没有问题，但细致分析，就会发现种通信模式也存在一个风险，那就是这个302重定向可能会被劫持篡改，如果被改成一个恶意的或者钓鱼的https站点，然后，你懂得，一旦落入钓鱼站点，数据还有安全可言吗？

对于篡改302的攻击，建议服务器开启HTTP Strict Transport Security功能，这个功能的含义是：

当用户已经安全的登录开启过htst功能的网站 (支持hsts功能的站点会在响应头中插入：Strict-Transport-Security) 之后，支持htst的浏览器(比如chrome. firefox)会自动将这个域名加入到HSTS列表，下次即使用户使用http访问这个网站，支持htst功能的浏览器就会自动发送https请求（前提是用户没有清空缓存，如果清空了缓存第一次访问还是明文，后续浏览器接收到服务器响应头中的Strict-Transport-Security，就会把域名加入到hsts缓存中，然后才会在发送请求前将http内部转换成https），而不是先发送http，然后重定向到https，这样就能避免中途的302重定向URL被篡改。进一步提高通信的安全性。

上面是我自己的理解，下面是owasp中文站点关于hsts的描述：

HSTS的作用是强制客户端（如浏览器）使用HTTPS与服务器创建连接。服务器开启HSTS的方法是，当客户端通过HTTPS发出请求时，在服务器返回的超文本传输协议响应头中包含Strict-Transport-Security字段。非加密传输时设置的HSTS字段无效。

比如，https://example.com/ 的响应头含有Strict-Transport-Security: max-age=31536000; includeSubDomains。这意味着两点：

在接下来的一年（即31536000秒）中，浏览器只要向example.com或其子域名发送HTTP请求时，必须采用HTTPS来发起连接。比如，用户点击超链接或在地址栏输入 http://www.example.com/ ，浏览器应当自动将 http 转写成 https，然后直接向 https://www.example.com/ 发送请求。

在接下来的一年中，如果 example.com 服务器发送的TLS证书无效，用户不能忽略浏览器警告继续访问网站。

HSTS可以用来抵御SSL剥离攻击。SSL剥离攻击是中间人攻击的一种，由Moxie Marlinspike于2009年发明。他在当年的黑帽大会上发表的题为“New Tricks For Defeating SSL In Practice”的演讲中将这种攻击方式公开。SSL剥离的实施方法是阻止浏览器与服务器创建HTTPS连接。它的前提是用户很少直接在地址栏输入https://，用户总是通过点击链接或3xx重定向，从HTTP页面进入HTTPS页面。所以攻击者可以在用户访问HTTP页面时替换所有https://开头的链接为http://，达到阻止HTTPS的目的。

HSTS可以很大程度上解决SSL剥离攻击，因为只要浏览器曾经与服务器创建过一次安全连接，之后浏览器会强制使用HTTPS，即使链接被换成了HTTP
另外，如果中间人使用自己的自签名证书来进行攻击，浏览器会给出警告，但是许多用户会忽略警告。HSTS解决了这一问题，一旦服务器发送了HSTS字段，用户将不再允许忽略警告。

Strict-Transport-Security的一些不足

用户首次访问某网站是不受HSTS保护的。这是因为首次访问时，浏览器还未收到HSTS，所以仍有可能通过明文HTTP来访问。

解决这个不足目前有两种方案，

一是浏览器预置HSTS域名列表，Google Chrome、Firefox、Internet Explorer和Spartan实现了这一方案。
二是将HSTS信息加入到域名系统记录中。但这需要保证DNS的安全性，也就是需要部署域名系统安全扩展。截至2014年这一方案没有大规模部署。

由于HSTS会在一定时间后失效（有效期由max-age指定），所以浏览器是否强制HSTS策略取决于当前系统时间。部分操作系统经常通过网络时间协议更新系统时间，如Ubuntu每次连接网络时，OS X Lion每隔9分钟会自动连接时间服务器。攻击者可以通过伪造NTP信息，设置错误时间来绕过HSTS。解决方法是认证NTP信息，或者禁止NTP大幅度增减时间。比如Windows 8每7天更新一次时间，并且要求每次NTP设置的时间与当前时间不得超过15小时

测试

目标域名：portal.fraudmetrix.cn (这个站点不支持hsts功能) 同盾科技的风险控制管理系统(打个软广，同盾科技，基于大数据，专注反欺诈)。

第一次访问：在浏览器地址栏键入：portal.fraudmetrix.cn
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可以看到:

这个域名并不在chrome浏览器的hsts的缓存中，也不在hsts中的preload list中(像facebook、twitter等网站已经内置在preload list中，所以每次请求这些站点的时候浏览器都会自动将http 转换成htttps)，所以不会在发送请求前将http转换成https请求。

我们来把这个站点手动加入到chrome浏览器的hsts缓存中：
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在未清空chrome浏览器历史记录的前提下，我们再次访问这个站点：

可以看到，一个307 响应码，这是chrome浏览器的内部转换，将http转换成https后再发送请求。

备注：为什么我们要求在未清空chrome浏览器的缓存前访问呢？

因为如果清空了chrome浏览器的缓存之后，我们手动加入到hsts缓存中的域名就会被清除，也就不会看到预期的效果了。

测试2

我们先清空chrome浏览器的缓存，然后在浏览器的地址栏中键入 www.alipay.com
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可以看到www.alipay.com(支付宝)这个站点并没有在chrome 浏览器的内置的preload list中，所以第一次访问的时候，chrome浏览器并不会将http转换成https。

而是由前端的F5的负载均衡(BigIP)器将http请求重定向到https请求。

我们继续看看这次请求的其他响应：
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可以看到支付宝站点服务器是支持hsts功能的，在其响应头中插入了：Strict-Transport-Security，并且设置这个头部的有效期，只要不手动清空缓存，那么在这个有效期内，chrome浏览器都会将所有发送这个站点的http请求在内部转换成https再发送出去。