什么是HSTS，为什么要使用它？

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原文链接： https://zhuanlan.zhihu.com/p/130946490

翻译自：What Is HSTS and Why Should I Use It?
作者：Tomasz Andrzej Nidecki，一位非常专业的 Technical Content Writer ，目前是 Acunetix 的技术内容撰写人，他是一名拥有 25 年 IT 经验的记者、翻译和技术撰稿人，Tomasz 早年曾担任《 hakin9 IT Security 》杂志的总编辑，并曾经运营过一个专门针对电子邮件安全的主要技术博客。

HSTS 是 HTTP 严格传输安全（HTTP Strict Transport Security） 的缩写。 这是一种网站用来声明他们只能使用安全连接（HTTPS）访问的方法。 如果一个网站声明了 HSTS 策略，浏览器必须拒绝所有的 HTTP 连接并阻止用户接受不安全的 SSL 证书。 目前大多数主流浏览器都支持 HSTS (只有一些移动浏览器无法使用它)。

在 2012 年的 RFC 6797 中，HTTP严格传输安全被定义为网络安全标准。 创建这个标准的主要目的，是为了避免用户遭受使用 SSL stripping（剥离） 的 中间人攻击（man-in-The-middle，MITM）。 SSL stripping 是一种攻击者强迫浏览器使用 HTTP 协议连接到站点的技术，这样他们就可以嗅探数据包，拦截或修改敏感信息。 另外，HSTS 也是一个很好的保护自己免受 cookie 劫持（cookie hijacking）的方法。

HSTS 工作原理

通常，当您在 Web 浏览器中输入 URL 时，您会跳过协议部分。 例如，你输入的是 www.acunetix.com，而不是 http://www.acunetix.com。 在这种情况下，浏览器假设你想使用 HTTP 协议，所以它在这个阶段发出一个 HTTP 请求 到 www.acunetix.com，同时，Web Server 会返回 301 状态码将请求重定向到 HTTPS 站点。 接下来浏览器使用 HTTPS 连接到 www.acunetix.com。 这时 HSTS 安全策略保护开始使用 HTTP 响应头：

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

响应头的 Strict-Transport-Security 给浏览器提供了详细的说明。 从现在开始，每个连接到该网站及其子域的下一年（31536000秒）从这个头被接收的时刻起必须是一个 HTTPS 连接。 HTTP 连接是完全不允许的。 如果浏览器接收到使用 HTTP 加载资源的请求，则必须尝试使用 HTTPS 请求替代。 如果 HTTPS 不可用，则必须直接终止连接。

此外，如果证书无效，将阻止你建立连接。 通常来说，如果 HTTPS 证书无效（如：过期、自签名、由未知 CA 签名等），浏览器会显示一个可以规避的警告。 但是，如果站点有 HSTS，浏览器就不会让你绕过警告。 若要访问该站点，必须从浏览器内的 HSTS 列表中删除该站点。

响应头的 Strict-Transport-Security 是针对一个特定的网站发送的，并且覆盖一个特定的域名（domain）。 因此，如果你有 HSTS 的 www.acunetix.com ，它不会覆盖 acunetix. com，而只覆盖 www 子域名。 这就是为什么，为了完全的保护，你的网站应该包含一个对 base domain 的调用（在本例中是 acunetix. com） ，并且接收该域名的 Strict-Transport-Security 头和 includeSubDomains 指令。

HSTS 是否完全安全？

不幸的是，你第一次访问这个网站，你不受 HSTS 的保护。 如果网站向 HTTP 连接添加 HSTS 头，则该报头将被忽略。 这是因为攻击者可以在中间人攻击（man-in-the-middle attack）中删除或添加头部。 HSTS 报头不可信，除非它是通过 HTTPS 传递的。

你还应该知道，每次您的浏览器读取 header 时，HSTS max-age 都会刷新，最大值为两年。 这意味着保护是永久性的，只要两次访问之间不超过两年。 如果你两年没有访问一个网站，它会被视为一个新网站。 与此同时，如果你提供 max-age 0 的 HSTS header，浏览器将在下一次连接尝试时将该站点视为一个新站点（这对测试非常有用）。

你可以使用称为 HSTS 预加载列表（HSTS preload list）的附加保护方法。 Chromium 项目维护一个使用 HSTS 的网站列表，该列表通过浏览器发布。 如果你把你的网站添加到预加载列表中，浏览器会首先检查内部列表，这样你的网站就永远不会通过 HTTP 访问，甚至在第一次连接尝试时也不会。 这个方法不是 HSTS 标准的一部分，但是它被所有主流浏览器(Chrome、 Firefox、 Safari、 Opera、 IE11 和 Edge)使用。

目前唯一可用于绕过 HSTS 的已知方法是基于 NTP 的攻击。 如果客户端计算机容易受到 NTP 攻击（ NTP-based attack），它可能会被欺骗，使 HSTS 策略到期，并使用 HTTP 访问站点一次。

如何将域名添加到 HSTS 预加载列表？

要将域添加到 HSTS 预加载列表，该域的站点必须满足几个要求。 以下是添加域名所需的步骤：

  1. 确保你的网站拥有有效的证书和最新的密码
  2. 如果你的网站可以通过 HTTP 访问，请将所有请求重定向到 HTTPS
  3. 确保以上第 1 点和第 2 点适用于你的所有域名和子域名（根据您的 DNS 记录）
  4. 通过 HTTPS 服务返回 Strict-Transport-Security header ，带上 base domain 和 max-age ，max-age 至少为31536000 (1 年)，另外还有 includeSubDomains 指令和 preload 指令。 可以参考上面的 HSTS header。
  5. 访问 http://hstspreload.org ，并使用表格提交你的域名。如果符合条件，您的域名将被加入队列。

为了提高安全性，浏览器不能访问或下载 预加载列表（preload list）。 它作为硬编码资源（hard-coded resource）和新的浏览器版本一起分发。 这意味着结果出现在列表中需要相当长的时间，而域从列表中删除也需要相当长的时间。 如果你希望将你的站点添加到列表中，则必须确保您能够在较长时间内保持对所有资源的完全 HTTPS 访问。 如果不这样做，你的网站可能会完全无法访问。

就像这样：

如何从浏览器的 HSTS 缓存中删除域？

在设置 HSTS 并测试它时，可能需要清除浏览器中的 HSTS 缓存。 如果你设置 HSTS 不正确，你可能会访问网站出错，除非你清除数据。 下面是几种常用浏览器的方法。 还要注意，如果你的域在 HSTS 预加载列表中，清除 HSTS 缓存将是无效的，并且无法强制进行 HTTP 连接。

要从 Chrome HSTS 缓存中删除一个域名，请按照以下步骤操作：

  1. 访问 chrome://net-internals/#hsts
  2. 在 Delete domain security policies下的文本框中输入要删除的域
  3. 点击文本框旁边的 Delete 按钮

之后，你可以检查移除是否成功：

  1. 在 Query HSTS/PKP domain 下的文本框中输入要验证的域
  2. 点击文本框旁边的 Query 按钮
  3. 返回应该是 not found

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