HTTP Strict Transport Security (HSTS) in ASP.NET Core

本文是《2020年了，再不会HTTPS就老了》的后篇，本文着重聊一聊HTTP Strict Transport Security协议的概念和应用。

启用 HTTPS 还不够安全

现在很多站点通过HTTPS对外提供服务，用户在访问某站点，往往会直接输入站点域名（baidu.com），而不是完整的HTTPS地址（https://www.baidu.com），站点一般会发送301重定向，要求浏览器升级到HTTPS连接。

将所有非安全请求重定向到安全URL是常规做法，但是中间人仍然可以在重定向发生前劫持连接。

　　HSTS指示浏览器只能使用HTTPS访问域名，来处理潜在的中间人劫持风险。即使用户输入或使用普通的HTTP连接，浏览器也严格将连接升级到HTTPS。

HSTS

HSTS是一种可选的安全增强策略，已经由IETF RFC6797中指定。

服务端通过Strict-Transport-Security响应头来通知客户端应用HSTS协议：

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

若浏览器认可该响应头：

• 浏览器为该域名存储（阻止请求使用HTTP连接）这一约定，浏览器将强制所有请求通过 HTTPS
• 浏览器阻止用户使用不安全/无效证书，会显示禁用提示（允许用户临时信任该证书）

因为HSTS策略由客户端强制执行，有一些前置条件：

• 客户端必须支持 HSTS 协议
• 必须要有一次成功的HTTPS请求，这样才能建立HSTS 策略

Preload HSTS

细心的你可能发现，HSTS还是存在一个薄弱漏洞，那就是浏览器没有当前HSTS信息，或者第一次访问；或者新操作系统，浏览器重装，清除浏览器缓存；HSTS信息的max-age过期；

依然需要一次明文HTTP请求和重定向才能升级到HTTPS并刷新HSTS信息，

这一次依然给攻击者可乘之机，针对以上攻击，HSTS的应对办法是在浏览器内置一个域名列表，这个列表内域名，浏览器都会使用HTTPS发起连接，这个列表由Chrome维护，主流浏览器均在使用。

一旦浏览器认可这个响应头，知晓访问这个域名的所有请求必须使用HTTPS连接，将会在1年时间内缓存这个约定。

inclueSubDomains 是可选参数，告知浏览器将HSTS策略用到当前域的子域。

Nginx启用HSTS

在Nginx中设置 HSTS 相对简单：

add_header Strict-Transport-Security "max-age=31536000; includeSubDomains" always;
# always 参数确保所有的响应都有 STS Header, 旧版本(低于1.7.5)不支持always参数。

nginx add_header 的继承规则:

如果某个配置块包含一个add_header 指令，那么将不会继承上层的headers， 因此你需要在内部配置块重申 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;
    }
}

ASP.NETCore的福利时间

若使用Kestrel作为边缘(face-to-internet) web服务器，相关配置可参考AddHsts()的lambda参数：

• 为STS header设置preload参数，Preload不是RFC HSTS规范的一部分，但是浏览器支持在全新安装时预加载HSTS网站
• 指定子域使用HSTS协议, 或排除某些子域使用HSTS
• 设置浏览器缓存 [访问站点的请求均使用HTTPS协议] 这一约定的时间，默认是30天。

public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
    services.AddMvc();

    services.AddHsts(options =>
    {
        options.Preload = true;
        options.IncludeSubDomains = true;
        options.MaxAge = TimeSpan.FromDays(60);
        options.ExcludedHosts.Add("example.com");
        options.ExcludedHosts.Add("www.example.com");
    });

    services.AddHttpsRedirection(options =>
    {
        options.RedirectStatusCode = StatusCodes.Status307TemporaryRedirect;
        options.HttpsPort = 5001;
    });
}

请注意：UseHsts对于本地回送hosts并不生效

• localhost： IPv4回送地址
• 127.0.0.1 IPv4回送地址
• [::1] IPv6回送地址

这也是开发者在localhost:5001启动时抓不到Strict-Transport-Security 响应头的原因。

下面给出启用了HSTS的生产示例：

+ nginx启用HSTS： https://www.nginx.com/blog/http-strict-transport-security-hsts-and-nginx/

+ chrome清除HSTS信息： https://www.ssl2buy.com/wiki/how-to-clear-hsts-settings-on-chrome-firefox-and-ie-browsers