HTTP HSTS协议和 nginx详解

Netcraft 公司最近公布了他们检测SSL/TLS网站的研究，并指出只有仅仅5%的用户正确执行了HTTP严格传输安全HSTS。本文介绍nginx如何配置HSTS。

什么是HSTS

HTTPS(SSL和TLS)确保用户和网站通讯过程中安全，使攻击者难于拦截、修改和假冒。当用户手动输入域名或http://链接，该网站的第一个请求是未加密的，使用普通的http。最安全的网站立即发送回一个重定向使用户引向到https连接，然而，中间人攻击者可能会攻击拦截初始的http请求，从而控制用户后续的回话。

自然而然HSTS应运而生为了解决这一潜在的安全问题。即时用户输入域名或http连接，浏览器将严格的升级到https连接。

HSTS如何工作的

HSTS策略是从安全的HTTPS站点发送的HTTP响应头部发布的。

Strict-Transport-Security: max-age=31536000

当浏览器从HTTPS站点看到这个头部，就知道该域名只能通过HTTPS（SSL 或者 TLS）访问了。并将此信息缓存到31536000，也就是1年。

可选的参数includeSubDomains告诉浏览器该策略适用于当前域下的所有子域。

Strict-Transport-Security: max-age=31536000; includeSubDomains

nginx配置HSTS

在nginx配置文件上设置HSTS响应头部。

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

always 参数确保所有的响应设置该头部，包括内部产生的错误响应。nginx版本早于1.7.5不支持该always参数和内部产生的错误响应不设置该头部信息。

add_header指令继承规则：

nginx配置块继承add_header指令所在的封装块，因此只需将add_header指令放在顶级的server块。此外还有个重要的例外，如果一个块包含了add_header指令本身，它不会从封装块继承该头部，你需要重新定义所有的add_header指令。

server {
    listen 443 ssl;
 
    add_header Strict-Transport-Security "max-age=31536000; includeSubDomains" always;
 
    # This 'location' block inherits the STS header
    location / {
        root /usr/share/nginx/html;
    }
 
    # Because this 'location' block contains another 'add_header' directive,
    # we must redeclare the STS header
    location /servlet {
        add_header X-Served-By "My Servlet Handler";
        add_header Strict-Transport-Security "max-age=31536000; includeSubDomains" always;
        proxy_pass http://localhost:8080;
    }
}

测试HTTP严格传输安全：

一旦用户提出HSTS策略，它的缓存信息期由max-age指定。在此期间，浏览器将会拒绝通过未加密的HTTP访问web服务，并拒绝给予例外证书错误（如果该网站以前提交了一个有效可信的证书）。如果指定了一个includeSubDomanis参数，这些限制也同样适用于当前域下的所有子域。

当你测试HSTS时，max-age时间设置短点。

是否每个HTTPS响应需要有一个STS头部：

我们的目标是当用户开始HTTPS回话时，尽可能快的呈现HSTS策略。如果他们在回话期间接收到HSTS策略，他们仍然容易受到HTTP劫持攻击的。浏览器只需查看一次STS头部，因此它不是严格必要将它添加到每个位置块和每个响应。然而，只在主页或者登陆页面添加它可能是不够的，如果你只添加到缓存的响应，客户端可能无法看到它。确保尽可能多的合理的覆盖到你的URL，特别注意动态的内容。

HTTP和HTTPS并行

有时网站需要同时运行在HTTP和HTTPS下

server {
    listen  80;
    listen  443 ssl;
    ...
}

有时，需要将http请求重定向到https

server {
    listen 80 default_server;
    listen [::]:80 default_server;
    server_name _;
 
    # Discourage deep links by using a permanent redirect to home page of HTTPS site
    return 301 https://$host;
 
    # Alternatively, redirect all HTTP links to the matching HTTPS page
    # return 301 https://$host$request_uri;
}
 
server {
    listen 443 ssl;
    server_name www.ttlsa.com;
 
    add_header Strict-Transport-Security "max-age=31536000; includeSubDomains" always;
}

加强HSTS

保护客户端从HTTP拦截，从它看到STS头部到声明的max-age的期间内。然而，HSTS并不是HTTP回话劫持的完美解决方案。用户仍然容易受到攻击，如果他们通过HTTP访问HSTS保护的网站时：

1. 以前从未访问过该网站
2. 最近重新安装了其操作系统
3. 最近重新安装了其浏览器
4. 切换到新的浏览器
5. 切换到一个新的设备如移动电话
6. 删除浏览器的缓存
7. 最近没访问过该站并且max-age过期了

为了解决这个问题，google坚持维护了一个“HSTS preload list”的站点域名和子域名，并通过https://hstspreload.appspot.com/提交其域名。该域名列表被分发和硬编码到主流的web浏览器。客户端访问此列表中的域名将主动的使用HTTPS，并拒绝使用HTTP访问该站点。

一旦设置了STS头部或者提交了你的域名到HSTS预加载列表，这是不可能将其删除的。这是一个单向的决定使你的域名通过HTTPS可用的。

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