在服务器上启用HTTP公钥固定扩展的教程

2019-10-14 10:17:04于海丽

公钥固定(Public Key Pinning)是指一个证书链中必须包含一个白名单中的公钥,也就是说只有被列入白名单的证书签发机构(CA)才能为某个域名*.example.com签发证书,而不是你的浏览器中所存储的任何 CA 都可以为之签发。本文讲述了这种机制的背景知识,并提供了 Apache、 Lighttpd 和 NGINX 上的配置范例。
HTTP 公钥固定扩展

用你使用的银行做个例子,它一直使用 CA 公司 A 为其签发证书。但是在当前的证书体系下,CA 公司 B、CA 公司 C 和 NSA 的 CA 都能给你的银行创建证书,而你的浏览器会毫无疑虑的接受它们,因为这些公司都是你所信任的根 CA。

如果你的银行实现了 HPKP 并固定了它们的第一个中级证书(来自 CA 公司 A),那么浏览器将不会接受来自CA 公司 B 和 CA 公司 C 的证书,即便它们也有一个有效的信任链。HPKP 也允许你的浏览器将这种违例行为报告给该银行,以便银行知道被伪造证书攻击了。

HTTP 公钥固定扩展是一个从2011年开始开发的针对 HTTP 用户代理(即浏览器)的公钥固定标准。它由 Google 发起,甚至在 Chrome 中实现的固定机制可以使用一个人工维护的网站公钥固定列表,这个列表包含了固定的几个网站的公钥签名。(LCTT 译注:Chrome 和 FireFox 32 及以后版本都支持公钥固定机制,并使用内置的人工维护的公钥固定列表数据,这些数据随着浏览器软件的更新而更新,主要包括几个大型站点。目前还只有 Chrome 38+ 支持通过 HTTP 响应头传递公钥固定信息。)

以下是 HPKP 的几个功能简述:

    HPKP 是在 HTTP 层面设置的,使用 Public-Key-Pins (PKP)响应头。     该规则的保留周期通过 max-age 参数设置,单位是秒。     PKP 响应头只能用于正确的安全加密通讯里面。     如果出现了多个这样的响应头,则只处理第一个。     固定机制可以使用includeSubDomains参数扩展到子域。     当接收到一个新的 PKP 响应头时,它会覆盖之前存储的公钥固定和元数据。     公钥固定是用哈希算法生成的,其实是一个“主题公钥信息(SKPI)”指纹。

本文首先会介绍一些 HPKP 工作的原理,接下来我们会展示给你如何得到需要的指纹并配置到 web 服务器中。
SPKI 指纹 - 理论

    通常来说,对证书进行哈希是一个显而易见的解决方案,但是其实这是错的。不能这样做的原因是 CA 证书可以不断重新签发:同一个公钥、主题名可以对应多个证书,而这些证书有不同的延展或失效时间。浏览器从下至上地在证书池中构建证书链时,另外一个版本的证书可能就替代匹配了你原本所期望的证书。

    举个例子,StartSSL 有两个根证书:一个是以 SHA1 签名的,另外是一个是 SHA256。如果你希望固定住 StartSSL 作为你的 CA,那么你该使用哪个证书呢?你也许可以使用这两个,但是如果我不告诉你,你怎么会知道还有一个根证书呢?