nginx启用HSTS以支持从http到https不通过服务端而自动跳转

Posted 2023-02-25 Liberal-man

最近对我的个人网站启用了Https，所以想设置http默认自动转https访问的功能，但又不想总让服务端做转发操作，那样浪费资源。那么有什么好的办法呢？

302跳转

通常将 HTTP 请求 302 跳转到 HTTPS，但有问题：

1.不安全，302 跳转会暴露用户访问站点，易被劫持。

2.多增加一次访问，使得客户端响应速度慢。302 跳转需要一个 RTT（The role of packet loss and round-trip time），浏览器执行跳转也需要时间。

HSTS

302 跳转是由浏览器触发的，服务器无法完全控制，这个需求导致了 HSTS(HTTP Strict Transport Security)的诞生。HTSP 就是添加 header 头（add_header Strict-Transport-Security max-age=15768000;includeSubDomains），告诉浏览器网站使用 HTTPS 访问，支持HSTS的浏览器就会在后面的请求中直接切换到 HTTPS。在 Chrome 中会看到浏览器自己会有个 307 Internal Redirect 的内部重定向。在一段时间内也就是max-age定义的时间，不管用户输入 www.liberalman.cn 还是 http://www.liberalman.cn ，都会默认将请求内部跳转到https://www.liberalman.cn 。

采用HSTS协议的网站将保证浏览器始终连接到该网站的HTTPS加密版本，不需要用户手动在URL地址栏中输入加密地址。

该协议将帮助网站采用全局加密，用户看到的就是该网站的安全版本。

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://www.liberalman.cn 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xxx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.liberalman.cn/ ，浏览器应当自动将 http 转写成 https，然后直接向 https://www.liberalman.cn/ 发送请求。

在接下来的一年中，如果 www.liberalman.cn 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。

服务器端配置HSTS，减少302跳转，其实HSTS的最大作用是防止302 HTTP劫持。HSTS的缺点是浏览器支持率不高，另外配置HSTS后HTTPS很难实时降级成HTTP。同时，也建议启用SPDY来提高性能，不累述。

nginx如何配置HSTS

在nginx的配置中，在https的server站点添加如下头部：

add_header Strict-Transport-Security "max-age=63072000; includeSubdomains; preload";

这样当第一次以https方式访问我的网站，nginx则会告知客户端的浏览器，以后即便地址栏输入http，也要浏览器改成https来访问我的nginx服务器。是不是很爽，服务器再也不管http转发到https这档子事了，由浏览器自己把http改名字为https再来请求服务器，这不就减少了访问服务器的次数了吗，节省了不少资源。

实测效果，重启nginx后，第一次访问用了http，发现没有跳转。当然不跳了，人家HSTS生效是要你访问https才生效的。然后输入了https的网址，下来再重新输入http，神奇了，真的浏览器自己替换成了https，再试试依然会替换，看我的配置，大概会维持63072000s吧，哈哈。

如果用户第一次访问是http，以后还是http，就是不用一次https，那我们岂不是一直不能是的HSTS生效了？所以这里再加个配置，在http站点的server下，添加配置

return 301 https://$host;

这样当客户端访问http的时候，nginx就给他转到https上去，那访问了一次https后，以后浏览器自己就往https上转了，发到nginx的也就是https的请求了！

另外如果为了避免点击劫持，还要添加 X-Frame-Options 头部，确保不会嵌入到frame 或 iframe，使得网站的内容不会嵌入到其他网站。

add_header X-Frame-Options "DENY";

浏览器支持

Chromium和Google Chrome从4.0.211.0版本开始支持HSTS

Firefox 4及以上版本

Opera 12及以上版本

Safari从OS X Mavericks起

Internet Explorer从Windows 10技术预览版开始支持，之后微软又向IE11用户推送了支持HSTS的更新。

缺点

HSTS并不是HTTP会话劫持的完美解决方案。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。如果他们通过HTTP访问HSTS保护的网站时：

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

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。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。

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。

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创建于 2017-05-18 成都，更新于 2017-05-18 成都

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