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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？
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。
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，GoDaddy 的根证书是 Valicert 签名的，这是为了让那些不能识别 GoDaddy 根证书的老客户可以信任其证书。然而，你不能固定到 Valicert 上，因为新的客户在证书链上发现了 GoDaddy 证书就会停止上溯（LCTT 译注：所以就找不到固定信息了）。
此外，我们是对 SubjectPublicKeyInfo（SPKI）进行哈希而不是对公钥位串。SPKI 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 Diffie-Hellman 公钥而言：如果仅对公钥进行哈希，而不是对完整的 SPKI，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 RSA 密钥当成 DSA 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 CA 证书添加了附加的 report-uri="http://example.org/hpkp-report" 参数，并用该 URI 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 POST 方式发送到你指定的 report-uri 上，并以类似下面的 JSON 格式：
{
"date-time": "2014-12-26T11:52:10Z",
"hostname": "www.example.org",
"port": 443,
"effective-expiration-date": "2014-12-31T12:59:59",
"include-subdomains": true,
"served-certificate-chain": [
"-----BEGINCERTIFICATE-----\nMIIAuyg[...]tqU0CkVDNx\n-----ENDCERTIFICATE-----"
],
"validated-certificate-chain": [
"-----BEGINCERTIFICATE-----\nEBDCCygAwIBA[...]PX4WecNx\n-----ENDCERTIFICATE-----"
],
"known-pins": [
"pin-sha256=\"dUezRu9zOECb901Md727xWltNsj0e6qzGk\"",
"pin-sha256=\"E9CqVKB9+xZ9INDbd+2eRQozqbQ2yXLYc\""
]
}
非强制，只报告
HPKP 也可以设置为非强制的，可以使用 Public-Key-Pins-Report-Only 来只发送违例报告给你。
这样可以让你在网站不可访问或 HPKP 配置不正确时不固定，之后你可以将这个响应头改为 Public-Key-Pins 来强制固定。
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