如何使用HTTPS防止流量劫持

何为流量劫持

前不久小米等六家互联网公司发表联合声明,呼吁运营商打击流量劫持。流量劫持最直观的表现,就是网页上被插入了一些乱七八糟的广告/弹窗之类的内容。比如这样:

网页右下角被插入了游戏的广告。

流量劫持总体来说属于中间人攻击(Man-in-the-Middle Attack,MITM)的一种,本质上攻击者在通信两端之间对通信内容进行嗅探和篡改,以达到插入数据和获取关键信息的目的。目前互联网上发生的流量劫持基本是两种手段来实现的:

  • 域名劫持:通过劫持掉域名的 DNS 解析结果,将 HTTP 请求劫持到特定 IP 上,使得客户端和攻击者的服务器建立 TCP 连接,而非和目标服务器直接连接,这样攻击者就可以对内容进行窃取或篡改。在极端的情况下甚至攻击者可能伪造目标网站页面进行钓鱼攻击。
  • 直接流量修改:在数据通路上对页面进行固定的内容插入,比如广告弹窗等。在这种情况下,虽然客户端和服务器是直接建立的连接,但是数据内容依然可能遭到野蛮破坏。

能够实施流量劫持的根本原因,是 HTTP 协议无法对通信对方的身份进行校验以及对数据完整性进行校验。如果能解决这个问题,则流量劫持将无法轻易发生。

关于流量劫持的更多危害案例,可以参考:如何看待小米等联合声明:呼吁运营商严格打击流量劫持?( https://www.zhihu.com/question/38861118 )

HTTPS 如何防止劫持

HTTPS,是 HTTP over SSL 的意思,提到 HTTPS 就不得不先简单描述一下 SSL/TLS 协议。SSL 协议是 Netscape 在 1995 年首次提出的用于解决传输层安全问题的网络协议,其核心是基于公钥密码学理论实现了对服务器身份认证、数据的私密性保护以及对数据完整性的校验等功能。1999 年 IETF 将 SSL 3.0 标准化,是为 TLS 1.0 版本,目前 TLS 协议的最新版本是 1.2 版本,TLS 1.3 标准正在制定中。为了方便,下文将 SSL/TLS 协议都简称为 SSL 协议。

SSL 协议在 HTTP 请求开始之前增加了握手的阶段,其粗略流程如下图所示:

  • 在 SSL 握手阶段,客户端浏览器会认证服务器的身份,这是通过“证书”来实现的,证书由证书权威(CA)为某个域名签发,可以理解为网站的身份证件,客户端需要对这个证件进行认证,需要确定该证书是否属于目标网站并确认证书本身是否有效。最后在握手阶段,通信的双方还会协商出一个用于加密和解密的会话密钥。
  • SSL 握手阶段结束之后,服务器和客户端使用协商出的会话密钥对交互的数据进行加密/解密操作,对于 HTTP 协议来说,就是将 HTTP 请求和应答经过加密之后再发送到网络上。

由此可见,因为 SSL 协议提供了对服务器的身份认证,所以 DNS 劫持导致连接错误服务器的情况将会被发现进而终止连接,最终导致 DNS 挟持攻击无法实现。此外 SSL 协议还提供数据的加密和完整性校验,这就解决了关键信息被嗅探以及数据内容被修改的可能。

如何部署 HTTPS

要将网站进行 HTTPS 支持以达到防劫持的效果,首先需要的是为网站的域名搞一张证书。这个证书必须是由知名 CA 所签发的,这是因为知名 CA 的根证书广泛的存在于大多数浏览器和操作系统中,因此可以被客户端用来校验网站证书是否合法。

传统 CA 的证书签发流程大体相同,基本上都是根据证书认证的级别,进行一系列不同流程的认证,然后认证通过后申请者缴纳相应的费用就可以或得到证书。这个流程相对比较繁琐,尤其是对于个人和小型网站管理者来说搞起来也确实麻烦。这里推荐一种新型的方法——使用 Let’s Encrypt 的自动化服务获取免费的证书。

使用 Let’s Encrypt 的自动化服务获取免费的证书

Let’s Encrypt 项目是由 ISRG 提供的免费 CA 服务,其主要目的是减少证书获取的难度,将证书的签发/续签/作废等操作进行自动化处理。Let’s Encrypt 的使用方法非常简单,按照文档中步骤操作即可。如需进一步了解如何使用 Let’s Encrypt 自动获取免费证书,可以参考:用 Let’s Encrypt 获取免费证书 (

https://www.paulyang.cn/blog/archives/39?spm=5176.blog2666.yqblogcon1.11.i02BAh )

在获得到证书(以及对应的私钥)之后,主要有如下几种方法来使用:

  1. 直接在 Web 服务器上部署证书和私钥,相关 apache 或 nginx 都有大量的文档说明,在此就不赘述了。
  2. 在服务器集群的接入层/反向代理处部署证书和私钥,例如阿里云的 CDN, SLB 和高防 IP 等产品均提供 HTTPS 支持,可以直接上传证书和私钥就可以实现网站的 HTTPS 改造。

阿里云的 HTTPS 支持

阿里巴巴在 2015 年的双 11 期间,成功的使用了全站范围(包括淘宝、天猫等核心电商域名)的 HTTPS 为广大买家提供安全的购物体验,这种体量的 HTTPS 服务在业界也极为少见。阿里云在进行电商业务的 HTTPS 改造时,在密码学、SSL/TLS 协议以及 PKI 体系等领域进行了一系列的优化和创新,并在此过程中积累了大量宝贵的经验。

阿里云做为底层基础设施的提供者,在阿里全站 HTTPS 化的过程中提供了大量的技术支撑,阿里云的 CDN 和 SLB 等产品在 HTTPS 的加速以及卸载等环节发挥了重要的作用。因此希望能将在淘宝/天猫业务上积累的 HTTPS 领域的经验和成果,借助阿里云的平台,让更多人来使用,籍此希望跟多的互联网流量能够 HTTPS 化,让流量劫持再无可能。

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