NGINX的SSL TLS與Security Header的安全性強化

NGINX的SSL TLS與Security Header的安全性強化

前一篇，在取得 NGINX 可用的憑證格式與套用後，就開始以 HTTPS 來連線與測試。但 nginx.conf 裡還有許多安全性設定值可以調整。

  1. NGINX HTTP Server 組態
  2. SSL/TLS 組態
  3. Security Header 組態

以下是我目前與安全性有關的設定值：

http {
    server_tokens off;
    server {
        listen 443 ssl;
        listen [::]:443 ssl;
        http2 on;
        server_name kkbruce.net;
        ssl_certificate server.crt;
        ssl_certificate_key server.key;
        ssl_dhparam dhparam.pem;
        ssl_session_timeout       1d;
        ssl_session_cache         shared:SSL:10m;
        ssl_protocols             TLSv1.2 TLSv1.3;
        ssl_prefer_server_ciphers off;
        ssl_ciphers               ECDHE-ECDSA-AES128-GCM-SHA256:ECDHE-RSA-AES128-GCM-SHA256:ECDHE-ECDSA-AES256-GCM-SHA384:ECDHE-RSA-AES256-GCM-SHA384:ECDHE-ECDSA-CHACHA20-POLY1305:ECDHE-RSA-CHACHA20-POLY1305:DHE-RSA-AES128-GCM-SHA256:DHE-RSA-AES256-GCM-SHA384:DHE-RSA-CHACHA20-POLY1305;
        ssl_session_tickets       off;
        ssl_stapling              off;
        add_header X-Frame-Options SAMEORIGIN;
        add_header X-XSS-Protection "1; mode=block";
        add_header X-Content-Type-Options nosniff;
        add_header Cross-Origin-Opener-Policy same-origin;
        add_header Strict-Transport-Security "max-age=31536000; includeSubDomains; preload" always;
        location / {
            root html;
            index index.html index.htm;
        }
    }
}

注意，請依你的使用環境進行細部調整。

NGINX http 安全性強化

http {
    # 隱藏 nginx 版本資訊，防止洩漏攻擊資訊
    server_tokens off;
}

原本會帶版本號的 HTTP Header，變成只會帶伺服器名稱，例如：

server: nginx

SSL/TLS 組態安全性強化

server {
        // 省略
        listen 443 ssl;
        listen [::]:443 ssl;
        http2 on;
        ssl_dhparam dhparam.pem;
        ssl_session_timeout       1d;
        ssl_session_cache         shared:SSL:10m;
        ssl_protocols             TLSv1.2 TLSv1.3;
        ssl_prefer_server_ciphers off;
        ssl_ciphers               ECDHE-ECDSA-AES128-GCM-SHA256:ECDHE-RSA-AES128-GCM-SHA256:ECDHE-ECDSA-AES256-GCM-SHA384:ECDHE-RSA-AES256-GCM-SHA384:ECDHE-ECDSA-CHACHA20-POLY1305:ECDHE-RSA-CHACHA20-POLY1305:DHE-RSA-AES128-GCM-SHA256:DHE-RSA-AES256-GCM-SHA384:DHE-RSA-CHACHA20-POLY1305;
        ssl_session_tickets       off;
        ssl_stapling              off;
}

詳細說明可以參考上面兩篇官方文件。以下是簡單說明。

啟用NGINX的HTTP/2

都已經上到 HTTPS 了，不用 HTTP/2 實在太可借了。

listen 443 ssl http2;

在網路上，大多數會查詢到以上語法，當 nginx reload 組態時會看到以下 warn，但不影響 HTTP/2 的啟用。

[warn] 14564#31588: the "listen ... http2" directive is deprecated, use the "http2" directive instead in C:\Tools\nginx/conf/nginx.conf:466

NGINX 1.25.1 之後提供新的 http2 on; 指令，因此就改為以下設定方式：

listen 443 ssl;
listen [::]:443 ssl;
http2 on;

啟用NGINX的HTTP/3

注意：HTTP/3 僅支援 TLSv1.3。

listen 443 quic reuseport;
location / {
    add_header Alt-Svc 'h3=":443"; ma=86400';
    root html;
    index index.html index.htm;
}

如果你在 NGINX for Windows 套用會得到以下錯誤：「[emerg] 28092#37880: the "quic" parameter requires ngx_http_v3_module in C:\nginx/conf/nginx.conf:472」，官方文件有說：「Support for QUIC and HTTP/3 protocols is available since 1.25.0. Also, since 1.25.0, the QUIC and HTTP/3 support is available in Linux binary packages.」只好再等等，等我回到 NGINX (Linux)的那一天（苦笑）。

ssl_ 組態安全性強化

# Diffie-Hellman（DH）金鑰交換機制提供額外的安全性
ssl_dhparam dhparam.pem;
# 啟用快取，提高 TLS 效能
ssl_session_timeout       1d;
ssl_session_cache         shared:SSL:10m;
# 停用 TLS 1.0 / 1.1，提高安全性
ssl_protocols             TLSv1.2 TLSv1.3;
# 使用安全的加密演算法
ssl_prefer_server_ciphers on;
ssl_ciphers               ECDHE-ECDSA-AES128-GCM-SHA256:ECDHE-RSA-AES128-GCM-SHA256:ECDHE-ECDSA-AES256-GCM-SHA384:ECDHE-RSA-AES256-GCM-SHA384:ECDHE-ECDSA-CHACHA20-POLY1305:ECDHE-RSA-CHACHA20-POLY1305:DHE-RSA-AES128-GCM-SHA256:DHE-RSA-AES256-GCM-SHA384;
# 禁用 Session Tickets，防止密鑰重複使用
ssl_session_tickets       off;
# 停用 OCSP Stapling，啟用需要額外設定與憑證供應商的支援，僅影響驗證效能，不影響安全性。
# 內網環境不需要可停用。
ssl_stapling              off;

注意，dhparam 可以利用 WSL 的 OpenSSL 來手動產生，產生後複製到 NGINX 的 conf 目錄下。

openssl dhparam -out dhparam.pem 4096

另外，ssl_ciphers 我是參考在 Linux 上使用 Nginx 裝載 ASP.NET Core文件裡面的設定值，請依你的需要調整。

Security Header 安全性強化

Security Header 主要防禦來自 Web 攻擊。以下有兩個很好的參考資料：

# 指示文件是否能夠透過 <frame>、<iframe> 以及 <object> 載入。
# SAMEORIGIN 唯有當符合同源政策下，才能被嵌入到 frame 中。
add_header X-Frame-Options SAMEORIGIN;
# 當瀏覽器偵測到 XSS 攻擊時，會阻擋頁面載入。
add_header X-XSS-Protection "1; mode=block";
# 當瀏覽器偵測到 MIME 類型不正確時，會阻擋頁面載入。
add_header X-Content-Type-Options nosniff;
### https://developer.mozilla.org/zh-TW/docs/Web/HTTP/Guides/Cross-Origin_Resource_Policy
# same-origin: 只有來自相同來源（即方案 + 主機 + 通訊埠）的請求可以讀取資源。
add_header Cross-Origin-Opener-Policy same-origin;
#add_header Content-Security-Policy "default-src 'self'; script-src 'self' https://apis.example.com";
# Strict-Transport-Security (HSTS)
add_header Strict-Transport-Security "max-age=31536000; includeSubDomains; preload" always;

可以注意到 Content-Security-Policy 我是註解掉的，因為它的設定與測試比較麻煩與複雜。一樣請讀者自行評估。

這些選項值不是絕對值，例如，X-Frame-Options 與 X-XSS-Protection 都還有其他選項值，每種選項值作用不同，因此請自行評估那組選項值符合你的需求。

補充一份找到不錯的參考資料：https://docsaid.org/docs/nginx-notes/security/

小結：注意 TLS 1.2

目前測起來只有 ssl_protocols TLSv1.2 TLSv1.3; 這組設定比較可能讓你的應用程式壞掉，但關閉 TLS 1.0 與 TLS 1.1 是趨勢，要修正其實也不難，以 ASP.NET Core 應用程式為例，可以在 Program.cs 為 Kestrel 加上以下組態，讓 HTTPS 之間走 TLS 1.2 協定。

// Setup Kestrel to use TLS 1.2
builder.WebHost.UseKestrel(kestrelOptions =>
{
    kestrelOptions.ConfigureHttpsDefaults(httpsOptions =>
    {
        httpsOptions.SslProtocols = SslProtocols.Tls12;
    });
});

一般 .NET 應用程式，可能要在適當的地方加上以下組態：

ServicePointManager.SecurityProtocol |= SecurityProtocolType.Tls12;

其他程式語言應該都有對應 TLS 1.2 的設定，大家在伺服器端導入 TLS 1.2 組態後，記的用戶端也要進行對應的設定。

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