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4.1 HTTPS 強化與 HSTS#

HTTPS 不是終點而是起點#

《HTTP 書》2.2 已講清 TLS 的原理。本章講啟用之後的強化：現代 TLS 配置、HSTS、以及降級攻擊的歷史。

降級攻擊史：為什麼需要 HSTS#

攻擊場景：SSL 剝除（SSL Stripping）#

使用者在網址欄輸入 bank.com，瀏覽器先試 http —— 這個「先 http」的善意預設就是破口。中間人甚至會把 301 轉址假裝成正常（使用者根本不會注意網址欄少一個鎖）。

HSTS（HTTP Strict Transport Security，RFC 6797，2012）的回答：

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

瀏覽器看到此標頭後，在 max-age 期間內，對該域名的一切請求強制走 https，且拒絕任何憑證錯誤的例外（連「點繼續前往」都沒有）。

  • max-age：策略有效期（一年起跳）
  • includeSubDomains：覆蓋所有子域（堵 dev.bank.com 的旁路）
  • preload：申請進入 hstspreload.org 清單 —— 第一次訪問就強制 https（HSTS 標頭本身需要先 https 一次才生效，preload 清單解決「雞生蛋」問題）
\[ \text{降級攻擊的防禦邏輯}： \text{把「使用者選擇 https」升級為「域名承諾 https」} \]

降級攻擊的歷史課：POODLE 與 FREAK#

事件 年 原理 教訓
POODLE 2014 逼客戶端降級到 SSLv3 再攻擊 padding 協議支援要刪，不是「關閉推薦」
FREAK 2015 逼降級到 512-bit 出口級金鑰 伺服器「接受了降級請求」就是漏洞
Logjam 2015 逼降級到 512-bit DH 同上

模式：攻擊者不破解強演算法，而是把你逼回弱演算法。所以現代 TLS 配置的第一原則：

  • 禁用 TLS 1.0/1.1、SSL 全系
  • 只留 TLS 1.2 + TLS 1.3（1.3 順便把握手降到 1-RTT，前書 2.1 的因果）

現代 TLS 配置（Nginx）#

ssl_protocols TLSv1.2 TLSv1.3;
ssl_ciphers ECDHE-ECDSA-AES128-GCM-SHA256:ECDHE-RSA-AES128-GCM-SHA256:...;
ssl_prefer_server_ciphers off;        # TLS1.3 建議交給客戶端
ssl_session_cache shared:SSL:10m;
ssl_stapling on;                       # OCSP Stapling
add_header Strict-Transport-Security "max-age=31536000; includeSubDomains" always;
  • OCSP Stapling：憑證吊銷狀態由伺服器「釘」在握手中（避免瀏覽器逐個查 OCSP 的隱私洩漏與延遲）
  • always：連 4xx/5xx 回應都帶 HSTS 標頭（預設 add_header 在錯誤頁會丟失）

憑證自動化：ACME 與 Let's Encrypt#

# certbot 自動簽發+續約（HTTP-01 challenge）
certbot --nginx -d example.com -d www.example.com

ACME 協議（2015）的貢獻：憑證生命週期自動化，90 天短憑證成為可能 —— 短憑證 = 被偷的憑證快速失效。自動化讓「短」可承受，這是工程學對密碼學生命週期的貢獻。

混合內容（Mixed Content）陷阱#

<!-- https 頁面裡的 http 資源 -->
<img src="http://example.com/banner.jpg" />
<script src="http://cdn.example.com/app.js"></script>   ← 主動內容：直接被瀏覽器擋

https 頁面載入 http 資源 = 加密形同虛設（中間人可改 http 資源）。瀏覽器現在主動內容（script）直接擋、被動內容（img）警告。修法：資源一律相對路徑或 upgrade-insecure-requests（2.4 CSP）。

上線檢查清單#

  • TLS 1.2+，1.3 優先；SSLv3/1.0/1.1 禁用
  • HSTS：max-age ≥ 1 年 + includeSubDomains；站穩後 preload
  • 全站資源 https（無 mixed content）
  • 憑證自動續約 + 到期監控（憑證過期是最蠢也最常見的停機原因）
  • ssllabs.com/ssltest 拿 A+

習題#

  1. 畫出「無 HSTS」與「有 HSTS+preload」時，咖啡店攻擊的結果差異。
  2. 為什麼 preload 清單「進去容易退出難」（清理要數月）？這對全域承諾的取捨有何啟示？
  3. 用 ssllabs 測一個站，指出每個扣分項對應的攻擊史（POODLE/FREAK/...）。