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[23804] 2015-04-17_在Apache、NGINX和Lighttpd上启用HTTP公钥固定扩展（HPKP）

文档创建者：s7ckTeam
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最后更新：2025-01-18
2015-04-17_在Apache、NGINX和Lighttpd上启用HTTP公钥固定扩展（HPKP） 在   A p a c h e 、 N G I N X   和   L i g h t t p d   上 启 用   H T T P   公 钥 固 定 扩 展 （ H P K P ） L i n u x 中 国   2 0 1 5 - 0 4 - 1 7 编 者 按 ： 前 段 时 间 ， G o o g l e   报 告 说   C N N I C   签 发 的 一 个 中 级   C A   签 发 了 一 个 伪 造 的   G o o g l e   证 书 ， 从 而 导 致   G o o g l e   和   M o z i l l a   在 其 产 品 中 取 消 了 对   C N N I C   后 继 签 发 的 证 书 信 任 。 本 文 就 来 讲 述 一 下 ， 这 种 伪 造 证 书 是 如 何 被   G o o g l e   发 现 的 ， 其 技 术 机 制 是 什 么 ？ 如 何 在 网 站 服 务 器 上 实 现 伪 造 证 书 防 御 和 报 告 机 制 。 公 钥 固 定 （ P u b l i c   K e y   P i n n i n g ） 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 （ C A ） 才 能 为 某 个 域 名 签 发 证 书 ， 而 不 是 你 的 浏 览 器 中 所 存 储 的 任 何   C A   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   A p a c h e 、   L i g h t t p d   和   N G I N X   上 的 配 置 范 例 。 H T T P   公 钥 固 定 扩 展 用 你 使 用 的 银 行 做 个 例 子 ， 它 一 直 使 用   C A   公 司   A   为 其 签 发 证 书 。 但 是 在 当 前 的 证 书 体 系 下 ， C A   公 司   B 、 C A   公 司   C   和   N S A   的   C A   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   C A 。 如 果 你 的 银 行 实 现 了   H P K P   并 固 定 了 它 们 的 第 一 个 中 级 证 书 （ 来 自   C A   公 司   A ） ， 那 么 浏 览 器 将 不 会 接 受 来 自 C A   公 司   B   和   C A   公 司   C   的 证 书 ， 即 便 它 们 也 有 一 个 有 效 的 信 任 链 。 H P K P   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 。 H T T P   公 钥 固 定 扩 展 是 一 个 从 2 0 1 1 年 开 始 开 发 的 针 对   H T T P   用 户 代 理 （ 即 浏 览 器 ） 的 公 钥 固 定 标 准 。 它 由   G o o g l e   发 起 ， 甚 至 在   C h r o m e   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 。 （ L C T T   译 注 ： C h r o m e   和   F i r e F o x   3 2   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   C h r o m e   3 8 + 支 持 通 过   H T T P   响 应 头 传 递 公 钥 固 定 信 息 。 ） 以 下 是   H P K P   的 几 个 功 能 简 述 ： H P K P   是 在   H T T P   层 面 设 置 的 ， 使 用 （ P K P ） 响 应 头 。 该 规 则 的 保 留 周 期 通 过   m a x - a g e   参 数 设 置 ， 单 位 是 秒 。 P K P   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 参 数 扩 展 到 子 域 。 当 接 收 到 一 个 新 的   P K P   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 （ S K P I ） ” 指 纹 。 本 文 首 先 会 介 绍 一 些   H P K P   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   w e b   服 务 器 中 。 S P K I   指 纹   -   理 论 以 下 摘 自   A d a m   L a n g l e y   的 帖 子 ， 我 们 哈 希 的 是 一 个 公 钥 ， 而 不 是 证 书 ： 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   C A 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 ， S t a r t S S L   有 两 个 根 证 书 ： 一 个 是 以   S H A 1   签 名 的 ， 另 外 是 一 个 是   S H A 2 5 6 。 如 果 你 希 望 固 定 住   S t a r t S S L   作 为 你 的   C A ， 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 ？ 相 反 地 ， 对 公 钥 进 行 哈 希 则 不 会 有 这 个 问 题 ： 浏 览 器 假 定 子 证 书 是 固 定 不 动 的 ： 它 总 是 证 书 链 的 起 点 。 子 证 书 所 携 带 的 签 名 一 定 是 一 个 有 效 的 签 名 ， 它 来 自 其 父 证 书 给 这 个 证 书 专 门 签 发 的 。 这 就 是 说 ， 父 证 书 的 公 钥 相 对 于 子 证 书 来 说 是 固 定 的 。 所 以 可 推 论 公 钥 链 是 固 定 的 。 * . e x a m p l e . c o m P u b l i c - K e y - P i n s i n c l u d e S u b D o m a i n s
唯 一 的 问 题 是 你 不 能 固 定 到 一 个 交 叉 认 证 的 根 证 书 上 。 举 个 例 子 ， G o D a d d y   的 根 证 书 是   V a l i c e r t   签 名 的 ， 这 是 为 了 让 那 些 不 能 识 别   G o D a d d y   根 证 书 的 老 客 户 可 以 信 任 其 证 书 。 然 而 ， 你 不 能 固 定 到 V a l i c e r t   上 ， 因 为 新 的 客 户 在 证 书 链 上 发 现 了   G o D a d d y   证 书 就 会 停 止 上 溯 （ L C T T   译 注 ： 所 以 就 找 不 到 固 定 信 息 了 ） 。 此 外 ， 我 们 是 对   S u b j e c t P u b l i c K e y I n f o （ S P K I ） 进 行 哈 希 而 不 是 对 公 钥 位 串 。 S P K I   包 括 了 公 钥 类 型 、 公 钥 自 身 及 其 相 关 参 数 。 这 很 重 要 ， 因 为 如 果 对 公 钥 进 行 哈 希 就 有 可 能 导 致 发 生 曲 解 攻 击 。 对 于 一 个 D i f f i e - H e l l m a n   公 钥 而 言 ： 如 果 仅 对 公 钥 进 行 哈 希 ， 而 不 是 对 完 整 的   S P K I ， 那 么 攻 击 者 可 以 使 用 同 样 的 公 钥 而 让 客 户 端 将 其 解 释 为 其 它 组 。 同 样 地 ， 这 样 也 有 可 能 强 制 将 一 个   R S A   密 钥 当 成   D S A   密 钥 解 释 等 等 。 固 定 在 哪 里 你 应 该 固 定 在 什 么 地 方 ？ 固 定 你 自 己 的 公 钥 并 不 是 一 个 最 好 的 办 法 。 你 的 密 钥 也 许 会 改 变 或 撤 销 。 你 也 许 会 使 用 多 个 证 书 ， 经 常 轮 换 证 书 的 话 密 钥 就 改 变 了 。 也 许 由 于 服 务 器 被 入 侵 而 撤 销 证 书 。 最 容 易 但 是 不 是 太 安 全 的 方 法 是 固 定 第 一 个 中 级   C A   证 书 。 该 证 书 是 签 名 在 你 的 网 站 证 书 之 上 的 ， 所 以 签 发 该 证 书 的   C A   的 公 钥 肯 定 是 在 证 书 链 上 的 。 采 用 这 种 方 法 你 可 以 从 同 一 个   C A   更 新 你 的 证 书 而 不 用 担 心 固 定 信 息 不 对 。 如 果 该   C A   发 行 了 一 个 不 同 的 根 证 书 ， 也 许 你 会 遇 到 一 些 问 题 ， 对 此 并 没 有 太 好 的 解 决 方 案 。 不 过 你 可 以 通 过 如 下 做 法 来 减 轻 这 种 问 题 的 影 响 ： 从 一 个 不 同 的   C A   申 请 一 个 备 用 的 证 书 ， 并 固 定 该 备 份 。 R F C   里 面 说 你 至 少 需 要 做 两 个 固 定 。 一 个 是 当 前 连 接 所 使 用 的 证 书 链 上 的 ， 另 外 一 个 是 备 份 的 。 另 外 的 固 定 是 对 备 份 公 钥 的 ， 它 可 以 是 来 自 另 外 一 个 给 你 签 发 证 书 的 不 同   C A   的   S K P I   指 纹 。 在 这 个 问 题 上 还 有 一 种 更 安 全 更 安 全 的 方 法 ， 就 是 事 先 创 建 好 至 少 三 个 独 立 的 公 钥 （ 使 用   O p e n S S L ， 参 见 此 页   了 解   J a v a s c r i p t   O p e n S S L   命 令 生 成 器 ） ， 并 将 其 中 两 个 备 份 到 一 个 安 全 的 地 方 ， 离 线 存 储 、 不 要 放 到 网 上 。 为 这 三 个 证 书 创 建   S P K I   指 纹 并 固 定 它 们 ， 然 后 仅 使 用 第 一 个 作 为 当 前 的 证 书 。 当 需 要 时 ， 你 可 以 使 用 备 份 密 钥 之 一 。 不 过 你 需 要 让   C A   给 你 做 签 名 来 生 成 证 书 对 ， 这 可 能 需 要 几 天 ， 依 你 的   C A   的 工 作 情 况 而 定 。 对 于   H P K P   来 说 这 没 有 问 题 ， 因 为 我 们 使 用 的 是 公 钥 的   S P K I   哈 希 ， 而 不 是 证 书 。 失 效 或 不 同 的   C A   签 名 链 并 不 影 响 。 如 果 你 按 照 上 述 方 法 生 成 并 安 全 存 储 了 至 少 三 个 独 立 的 密 钥 ， 并 固 定 它 们 ， 也 可 以 防 止 你 的   C A   撤 销 你 的 网 站 证 书 并 签 发 一 个 假 证 书 时 出 现 问 题 。 S P K I   指 纹 可 以 使 用 如 下 的   O p e n S S L   命 令 来 生 成   S P K I   指 纹 ， 它 出 现 在   R F C   草 案   中 ： 结 果 ： 上 面 输 入 的 文 件 是 本 站 （ h t t p s : / / r a y m i i . o r g ） 的 证 书 链 中 第 一 个 证 书 。 （ 在 写 本 文 时 ， ） 。 你 也 需 要 同 样 对 你 的 另 外 两 个 备 份 公 钥 生 成 指 纹 。 故 障 在 写 本 文 时 （ 2 0 1 5 / 1 ） ， 唯 一 支 持   H P K P   的 浏 览 器 （ c h r o m e ） 有 一 个 严 重 的 问 题 ： C h r o m e   并 不 能 够 区 分   H S T S   和   H P K P   响 应 头 中 的   m a x - a g e   和   i n c l u d e S u b d o m a i n s   参 数 。 也 就 是 说 ， 如 果 你 的   H S T S   和   H P K P   设 置 了 不 同 的   m a x - a g e 和   i n c l u d e S u b d o m a i n s   参 数 ， 它 们 会 互 相 搞 乱 。 关 于 这 个 故 障 的 更 多 信 息 参 见 ： h t t p s : / / c o d e . g o o g l e . c o m / p / c h r o m i u m / i s s u e s / d e t a i l ? i d = 4 4 4 5 1 1 。 感 谢   S c o t t   H e l m e （ h t t p s : / / s c o t t h e l m e . c o . u k ） 发 现 并 告 诉 我 这 个   C h r o m i u m   项 目 的 问 题 。 W e b   服 务 器 配 置 下 面 你 可 以 看 到 三 个 主 流   W e b   服 务 器 的 配 置 方 法 。 这 只 是 一 个   H T T P   响 应 头 ， 绝 大 多 数   W e b   服 务 器 都 可 以 设 置 它 。 它 只 需 要 设 置 到   H T T P S   网 站 上 。 下 面 的 例 子 固 定 到 及 备 份 的 C A   上 ， 3 0 天 失 效 期 ， 包 括 所 有 的 子 域 。 A p a c h e 编 辑 你 的   A p a c h e   配 置 文 件 （ 如 ） ， 并 添 加 下 列 行 到 你 的   V i r t u a l H o s t   中 ： 3 .   1 .   o p e n s s l   x 5 0 9   - n o o u t   - i n   c e r t i f i c a t e . p e m   - p u b k e y   |   2 .   o p e n s s l   a s n 1 p a r s e   - n o o u t   - i n f o r m   p e m   - o u t   p u b l i c . k e y ; 3 .   o p e n s s l   d g s t   - s h a 2 5 6   - b i n a r y   p u b l i c . k e y   |   o p e n s s l   e n c   - b a s e 6 4 1 .   k l O 2 3 n T 2 e h F D X C f x 3 e H T D R E S M z 3 a s j 1 m u O + 4 a I d j i u Y = c e r t i f i c a t e . p e m C O M O D O   R S A   D o m a i n   V a l i d a t i o n   S e c u r e   S e r v e r   C A ,   序 列 号   2 B : 2 E : 6 E : E A : D 9 : 7 5 : 3 6 : 6 C : 1 4 : 8 A : 6 E : D B : A 3 : 7 C : 8 C : 0 7   C O M O D O   R S A   D o m a i n   V a l i d a t i o n   S e c u r e   S e r v e r   C A C o m o d o   P o s i t i v e S S L / e t c / a p a c h e 2 / s i t e s - e n a b l e d / w e b s i t e . c o n f   或   / e t c / a p a c h e 2 / h t t p d . c o n f 1 .   #   如 需 要 ， 载 入   h e a d e r s   模 块 。 2 .   L o a d M o d u l e   h e a d e r s _ m o d u l e   m o d u l e s / m o d _ h e a d e r s . s o 4 .   H e a d e r   s e t   P u b l i c - K e y - P i n s   " p i n - s h a 2 5 6 = " k l O 2 3 n T 2 e h F D X C f x 3 e H T D R E S M z 3 a s j 1 m u O + 4 a I d j i u Y = " ;   p i n - s h a 2 5 6 = " 6 3 3 l t 3 5 2 P K R X b O w f 4 x S E a 1 M 5 1 7 s c p D 3 l 5 f 7 9 x M D 9 r 9 Q = " ;   m a x - a g e = 2 5 9 2 0 0 0 ;   i n c l u d e S u b D o m a i n s "
L i g h t t p d L i g h t t p d   更 简 单 一 些 ， 将 下 列 行 添 加 到 你 的   L i g h t t p d   配 置 文 件 （ 如 ） ： N G I N X N G I N X   的 配 置 更 简 短 。 添 加 以 下 行 到 你 的   H T T P S   配 置 的   s e r v e r   块 中 ： 报 告 功 能 H P K P   报 告 功 能 允 许 浏 览 器 报 告 任 何 违 例 给 你 。 如 果 你 在 响 应 头 中 添 加 了 附 加 的 参 数 ， 并 用 该   U R I   处 理 接 收 到 的 数 据 的 话 ， 客 户 端 会 在 发 现 违 例 时 发 送 报 告 给 你 。 这 个 报 告 是 以   P O S T   方 式 发 送 到 你 指 定 的   r e p o r t - u r i   上 ， 并 以 类 似 下 面 的   J S O N   格 式 ： 非 强 制 ， 只 报 告 H P K P   也 可 以 设 置 为 非 强 制 的 ， 可 以 使 用 来 只 发 送 违 例 报 告 给 你 。 这 样 可 以 让 你 在 网 站 不 可 访 问 或   H P K P   配 置 不 正 确 时 不 固 定 ， 之 后 你 可 以 将 这 个 响 应 头 改 为 来 强 制 固 定 。 v i a :   h t t p s : / / r a y m i i . o r g / s / a r t i c l e s / H T T P _ P u b l i c _ K e y _ P i n n i n g _ E x t e n s i o n _ H P K P . h t m l 作 者 ： R e m y   v a n   E l s t   译 者 ： w x y   校 对 ： w x y 本 文 由   L C T T   原 创 翻 译 ， L i n u x 中 国   荣 誉 推 出 阅 读 原 文 4 .   H e a d e r   s e t   P u b l i c - K e y - P i n s   " p i n - s h a 2 5 6 = " k l O 2 3 n T 2 e h F D X C f x 3 e H T D R E S M z 3 a s j 1 m u O + 4 a I d j i u Y = " ;   p i n - s h a 2 5 6 = " 6 3 3 l t 3 5 2 P K R X b O w f 4 x S E a 1 M 5 1 7 s c p D 3 l 5 f 7 9 x M D 9 r 9 Q = " ;   m a x - a g e = 2 5 9 2 0 0 0 ;   i n c l u d e S u b D o m a i n s " / e t c / l i g h t t p d / l i g h t t p d . c o n f 1 .   s e r v e r . m o d u l e s   + =   (   " m o d _ s e t e n v "   ) 2 .   $ H T T P [ " s c h e m e " ]   = =   " h t t p s "   { 3 .           s e t e n v . a d d - r e s p o n s e - h e a d e r     =   (   " P u b l i c - K e y - P i n s "   = >   " p i n - s h a 2 5 6 = " k l O 2 3 n T 2 e h F D X C f x 3 e H T D R E S M z 3 a s j 1 m u O + 4 a I d j i u Y = " ;   p i n - s h a 2 5 6 = " 6 3 3 l t 3 5 2 P K R X b O w f 4 x S E a 1 M 5 1 7 s c p D 3 l 5 f 7 9 x M D 9 r 9 Q = " ;   m a x - a g e = 2 5 9 2 0 0 0 ;   i n c l u d e S u b D o m a i n s " 4 .   } 1 .   a d d _ h e a d e r   P u b l i c - K e y - P i n s   ' p i n - s h a 2 5 6 = " k l O 2 3 n T 2 e h F D X C f x 3 e H T D R E S M z 3 a s j 1 m u O + 4 a I d j i u Y = " ;   p i n - s h a 2 5 6 = " 6 3 3 l t 3 5 2 P K R X b O w f 4 x S E a 1 M 5 1 7 s c p D 3 l 5 f 7 9 x M D 9 r 9 Q = " ;   m a x - a g e = 2 5 9 2 0 0 0 ;   i n c l u d e S u b D o m a i n s ' r e p o r t - u r i = " h t t p : / / e x a m p l e . o r g / h p k p - r e p o r t " 1 .   { 2 .           " d a t e - t i m e " :   " 2 0 1 4 - 1 2 - 2 6 T 1 1 : 5 2 : 1 0 Z " , 3 .           " h o s t n a m e " :   " w w w . e x a m p l e . o r g " , 4 .           " p o r t " :   4 4 3 , 5 .           " e f f e c t i v e - e x p i r a t i o n - d a t e " :   " 2 0 1 4 - 1 2 - 3 1 T 1 2 : 5 9 : 5 9 " , 6 .           " i n c l u d e - s u b d o m a i n s " :   t r u e , 7 .           " s e r v e d - c e r t i f i c a t e - c h a i n " :   [ 8 .                   " - - - - - B E G I N C E R T I F I C A T E - - - - - n M I I A u y g [ . . . ] t q U 0 C k V D N x n - - - - - E N D C E R T I F I C A T E - - - - - " 9 .           ] , 1 0 .           " v a l i d a t e d - c e r t i f i c a t e - c h a i n " :   [ 1 1 .                   " - - - - - B E G I N C E R T I F I C A T E - - - - - n E B D C C y g A w I B A [ . . . ] P X 4 W e c N x n - - - - - E N D C E R T I F I C A T E - - - - - " 1 2 .           ] , 1 3 .           " k n o w n - p i n s " :   [ 1 4 .                   " p i n - s h a 2 5 6 = " d U e z R u 9 z O E C b 9 0 1 M d 7 2 7 x W l t N s j 0 e 6 q z G k " " , 1 5 .                   " p i n - s h a 2 5 6 = " E 9 C q V K B 9 + x Z 9 I N D b d + 2 e R Q o z q b Q 2 y X L Y c " " 1 6 .           ] 1 7 .   } P u b l i c - K e y - P i n s - R e p o r t - O n l y P u b l i c - K e y - P i n s
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