在网站全站HTTPS后，如果用户手动敲入网站的HTTP地址，或者从其它地方点击了网站的HTTP链接，通常依赖于服务端301/302跳转才能使用HTTPS服务。而第一次的HTTP请求就有可能被劫持，导致请求无法到达服务器，从而构成HTTPS降级劫持。这个问题目前可以通过HSTS（HTTP Strict Transport Security，RFC6797）来解决。

HSTS简介

HSTS（HTTP严格传输安全）是国际互联网工程组织。采用HSTS策略的网站将保护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，以减少会话劫持风险。

HSTS响应头格式

Strict-Transport-Security: max-age=expireTime [; includeSubDomains] [; preload]

• 最大年龄，单位是秒，用来告诉浏览器在指定时间内，这个网站必须通过HTTPS协议来访问。也就是对于这个网站的HTTP地址，浏览器需要先在本地替换为HTTPS之后再发送请求。

• includeSubDomains，可选参数，如果指定这个参数，表明这个网站所有子域名也必须通过HTTPS协议来访问。

• 预紧力，可选参数，一个浏览器内置的使用HTTPS的域名列表。

HSTS预装清单

虽然HSTS可以很好的解决HTTPS降级攻击，但是对于HSTS生效前的首次HTTP请求，依然无法避免被劫持浏览器厂商们为了解决这个问题，提出了。HSTS Preload List方案：内置一份可以定期更新的列表，对于列表中的域名，即使用户之前没有访问过，也会使用HTTPS协议。

目前这个预载列表由Google Chrome维护，Chrome，Firefox，Safari，IE 11和Microsoft Edge都在使用。如果要想把自己的域名加进这个列表，首先需要满足以下条件：

• 拥有合法的证书（如果使用SHA-1证书，过期时间必须早于2016年）;

• 将所有HTTP流量重定向到HTTPS;

• 确保所有子域名都启用了HTTPS;

• 输出HSTS响应头：

• 最大年龄不能低于18周（10886400秒）;

• 必须指定includeSubdomains参数;

• 必须指定预负荷参数;

即便满足了上述所有条件，也不一定能进入HSTS Preload List，更多信息可以查看：https://hstspreload.org/。

通过Chrome的chrome://net-internals/#hsts工具，可以查询某个网站是否在Preload List之中，还可以手动把某个域名加到本机Preload List。

HSTS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。

如果用户通过HTTP访问HSTS保护的网站时，以下几种情况存在降级劫持可能：

• 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最大年龄过期了

解决这个问题目前有两种方案：

方案一：在浏览器预置HSTS域名列表，就是上面提到的HSTS Preload List。方案该域名列表被分发和硬编码到主流的网页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。

方案二：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。

其它可能存在的问题

由于HSTS会在一定时间后失效（有效期由max-age的指定），所以浏览器是否强制HSTS策略取决于当前系统时间。大部分操作系统经常通过网络时间协议更新系统时间，如Ubuntu的每次连接网络时，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。

支持HSTS浏览器

目前主流浏览器都已经支持HSTS特性，具体可参考下面列表：

• 谷歌Chrome 4及以上版本

• Firefox 4及以上版本

• Opera 12及以上版本

• Safari从OS X Mavericks开始

• Internet Explorer及以上版本

HSTS部署

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。

最佳的部署方案是部署在离用户最近的位置，例如：架构有前端反向代理和后端的Web服务器，在前端代理处配置HSTS是最好的，否则就需要在网络服务器层配置HSTS如果网络服务器不明确支持HSTS，可以通过增加响应头的机制。如果其他方法都失败了，可以在应用程序层增加HSTS。

HSTS启用比较简单，只需在相应头中加上如下信息：

Strict-Transport-Security: max-age=63072000; includeSubdomains;preload;

Strict-Transport-Security是标头字段名，max-age代表HSTS在客户端的生效时间。includeSubdomains表示对所有子域名生效.preload是使用浏览器内置的域名列表。

HSTS策略只能在HTTPS响应中进行设置，网站必须使用默认的443端口;必须使用域名，不能是IP因此需要把HTTP重定向到HTTPS，如果明文响应中允许设置HSTS头，中间人攻击者就可以。通过在普通站点中注入HSTS信息来执行拒绝服务攻击。

阿帕奇上启用HSTS

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$ vim /etc/apache2/sites-available/gworg.conf

＃开启HSTS需要启用头文件模块
LoadModule headers_module /usr/lib/apache2/modules/mod_headers.so

<VirtualHost *：80> 
  ServerName www.gworg.com 
  ServerAlias gworg.com 
... 
＃将所有访问者重定向到HTTPS，解决HSTS首次访问问题.RedirectPermanent 
  / https：//www.gworg.com / 
</ VirtualHost>

<VirtualHost 0.0.0.0:443> 
... 
＃启用HTTP严格传输安全
  Header始终设置Strict-Transport-Security“max-age = 63072000; includeSubdomains; preload” 
... 
</ VirtualHost>

重启Apache的服务

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$ service apche2 restart

Nginx的上启用HSTS

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$ vim /etc/nginx/conf.d/gworg.conf

服务器{ 
   listen 443 ssl; 
   server_name www.gworg.com; 
   add_header Strict-Transport-Security“max-age = 63072000; includeSubdomains; preload”; 
... 
}

服务器{ 
   listen 80; 
   server_name www.gworg.com; 
   return 301 https：//www.gworg.com$request_uri; 
... 
}

重启Nginx的服务

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$ service nginx restart

IIS启用HSTS

要在IIS上启用HSTS需要用到第三方模块，具体可参考：https：//hstsiis.codeplex.com/

测试设置是否成功

设置完成了后，用可以curl命令验证下是否设置成功。如果的出来查询查询结果中含有Strict-Transport-Security的字段，那么说明设置成功了。

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$ curl -I https://www.gworg.com 
HTTP / 1.1 200 OK 
服务器：nginx 
日期：星期六，2017年5月27日03:52:19 GMT 
内容类型：text / html; charset = utf-8 
... 
Strict-Transport-Security：max-age = 63072000; includeSubDomains; preload 
X-Frame-Options：拒绝
X-XSS-Protection：1; mode = block 
X-Content-Type-Options：nosniff 
...

对于HSTS以及HSTS Preload List，建议是只要不能确保永远提供HTTPS服务，就不要启用。因为一旦HSTS生效，的之前老用户在max-age过期前都会重定向到HTTPS，造成网站不能正确访问。唯一的办法是换新域名。

参考文档

http://www.google.com 
http://t.cn/RSzfyBb 
https://yuan.ga/hsts-strict-https-enabled-site/ 
https://imququ.com/post/sth-about- switch-to-https.html 
http://www.ttlsa.com/web/hsts-for-nginx-apache-lighttpd/ 
http://www.jianshu.com/p/66ddc3124006