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最近,群里一個(gè)剛?cè)肼毜男』镆驗(yàn)橛霉倦娔X訪問(wèn)奇怪的網(wǎng)站,被約談了。他很困惑 —— 訪問(wèn)的都是HTTPS的網(wǎng)站,公司咋知道他訪問(wèn)了啥?

實(shí)際上,由于網(wǎng)絡(luò)通信有很多層,即使加密通信,仍有很多途徑暴露你的訪問(wèn)地址,比如:

  • DNS查詢(xún):通常DNS查詢(xún)是不會(huì)加密的,所以,能看到你DNS查詢(xún)的觀察者(比如運(yùn)營(yíng)商)是可以推斷出訪問(wèn)的網(wǎng)站

  • IP地址:如果一個(gè)網(wǎng)站的IP地址是獨(dú)一無(wú)二的,那么只需看到目標(biāo) IP地址,就能推斷出用戶(hù)正在訪問(wèn)哪個(gè)網(wǎng)站。當(dāng)然,這種方式對(duì)于多網(wǎng)站共享同一個(gè)IP地址(比如CDN)的情況不好使

  • 流量分析:當(dāng)訪問(wèn)一些網(wǎng)站的特定頁(yè)面,可能導(dǎo)致特定大小和順序的數(shù)據(jù)包,這種模式可能被用來(lái)識(shí)別訪問(wèn)的網(wǎng)站

  • cookies或其他存儲(chǔ):如果你的瀏覽器有某個(gè)網(wǎng)站的cookies,顯然這代表你曾訪問(wèn)過(guò)該網(wǎng)站,其他存儲(chǔ)信息(比如localStorage)同理

除此之外,還有很多方式可以直接、間接知道你的網(wǎng)站訪問(wèn)情況。

本文將聚焦在HTTPS協(xié)議本身,聊聊只考慮HTTPS協(xié)議的情況下,你的隱私是如何泄露的。

HTTPS簡(jiǎn)介

我們每天訪問(wèn)的網(wǎng)站大部分是基于HTTPS協(xié)議的,簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),HTTPS = HTTP + TLS,其中:

  • HTTP是一種應(yīng)用層協(xié)議,用于在互聯(lián)網(wǎng)上傳輸超文本(比如網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容)。由于HTTP是明文傳遞,所以并不安全

  • TLS是一種安全協(xié)議。TLS在傳輸層對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密,確保任何敏感信息在兩端(比如客戶(hù)端和服務(wù)器)之間安全傳輸,不被第三方竊取或篡改

所以理論上,結(jié)合了HTTPTLS特性的HTTPS,在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程是被加密的。但是,TLS建立連接的過(guò)程卻不一定是加密的。

TLS的握手機(jī)制

當(dāng)我們通過(guò)TLS傳遞加密的HTTP信息之前,需要先建立TLS連接,比如:

  • 當(dāng)用戶(hù)首次訪問(wèn)一個(gè)HTTPS網(wǎng)站,瀏覽器開(kāi)始查詢(xún)網(wǎng)站服務(wù)器時(shí),會(huì)發(fā)生TLS連接

  • 當(dāng)頁(yè)面請(qǐng)求API時(shí),會(huì)發(fā)生TLS連接

建立連接的過(guò)程被稱(chēng)為「TLS握手」,根據(jù)TLS版本不同,握手的步驟會(huì)有所區(qū)別。

但總體來(lái)說(shuō),「TLS握手」是為了達(dá)到三個(gè)目的:

  1. 協(xié)商協(xié)議和加密套件:通信的兩端確認(rèn)接下來(lái)使用的TLS版本及加密套件

  2. 驗(yàn)證省份:為了防止“中間人”攻擊,握手過(guò)程中,服務(wù)器會(huì)向客戶(hù)端發(fā)送其證書(shū),包含服務(wù)器公鑰和證書(shū)授權(quán)中心(即CA)簽名的身份信息。客戶(hù)端可以使用這些信息驗(yàn)證服務(wù)器的身份

  3. 生成會(huì)話密鑰:生成用于「加密接下來(lái)數(shù)據(jù)傳輸」的密鑰

TLS握手機(jī)制的缺點(diǎn)

雖然TLS握手機(jī)制會(huì)建立安全的通信,但在握手初期,數(shù)據(jù)卻是明文發(fā)送的,這就造成「隱私泄漏」的風(fēng)險(xiǎn)。

在握手初期,客戶(hù)端、服務(wù)端會(huì)依次發(fā)送、接收對(duì)方的「打招呼信息」。首先,客戶(hù)端會(huì)向服務(wù)端打招呼(發(fā)送「client hello信息」),該消息包含:

  • 客戶(hù)端支持的TLS版本

  • 支持的加密套件

  • 一串稱(chēng)為「客戶(hù)端隨機(jī)數(shù)」client random)的隨機(jī)字節(jié)

  • SNI等一些服務(wù)器信息

服務(wù)端接收到上述消息后,會(huì)向客戶(hù)端打招呼(發(fā)送「server hello消息」),再回傳一些信息。

其中,SNIServer Name Indication,服務(wù)器名稱(chēng)指示)就包含了用戶(hù)訪問(wèn)的網(wǎng)站域名。

那么,握手過(guò)程為什么要包含SNI呢?

這是因?yàn)椋?dāng)多個(gè)網(wǎng)站托管在一臺(tái)服務(wù)器上并共享一個(gè)IP地址,且每個(gè)網(wǎng)站都有自己的SSL證書(shū)時(shí),那就沒(méi)法通過(guò)IP地址判斷客戶(hù)端是想和哪個(gè)網(wǎng)站建立TLS連接,此時(shí)就需要「域名信息」輔助判斷。

打個(gè)比方,快遞員送貨上門(mén)時(shí),如果快遞單只有收貨的小區(qū)地址(IP地址),沒(méi)有具體的門(mén)牌號(hào)(域名),那就沒(méi)法將快遞送到正確的客戶(hù)手上(與正確的網(wǎng)站建立TLS連接)。

所以,SNI作為TLS的擴(kuò)展,會(huì)在TLS握手時(shí)附帶上域名信息。由于打招呼的過(guò)程是明文發(fā)送的,所以在建立HTTPS連接的過(guò)程中,中間人就能知道你訪問(wèn)的域名信息。

企業(yè)內(nèi)部防火墻的訪問(wèn)控制和安全策略,就是通過(guò)分析SNI信息完成的。

雖然防火墻可能已經(jīng)有授信的證書(shū),但可以先分析SNI,根據(jù)域名情況再判斷要不要進(jìn)行深度檢查,而不是對(duì)所有流量都進(jìn)行深度檢查

那么,這種情況下該如何保護(hù)個(gè)人隱私呢?

Encrypted ClientHello

Encrypted ClientHello[1]ECH)是TLS1.3的一個(gè)擴(kuò)展,用于加密Client Hello消息中的SNI等信息。

當(dāng)用戶(hù)訪問(wèn)一個(gè)啟用ECH的服務(wù)器時(shí),網(wǎng)管無(wú)法通過(guò)觀察SNI來(lái)窺探域名信息。只有目標(biāo)服務(wù)器才能解密ECH中的SNI,從而保護(hù)了用戶(hù)的隱私。

當(dāng)然,對(duì)于授信的防火墻還是不行,但可以增加檢查的成本

開(kāi)啟ECH需要同時(shí)滿足:

  • 服務(wù)器支持TLSECH擴(kuò)展

  • 客戶(hù)端支持ECH

比如,cloudflare SNI測(cè)試頁(yè)[2]支持ECH擴(kuò)展,當(dāng)你的瀏覽器不支持ECH時(shí),訪問(wèn)該網(wǎng)站sni會(huì)返回plAIntext

對(duì)于chrome,在chrome://flags/#encrypted-client-hello[3]中,配置ECH支持:

再訪問(wèn)上述網(wǎng)站,sni如果返回encrypted則代表支持ECH

總結(jié)

雖然HTTPS連接本身是加密的,但在建立HTTPS的過(guò)程中(TLS握手),是有數(shù)據(jù)明文傳輸?shù)模渲?code>SNI中包含了服務(wù)器的域名信息。

雖然SNI信息的本意是解決「同一IP下部署多個(gè)網(wǎng)站,每個(gè)網(wǎng)站對(duì)應(yīng)不同的SSL證書(shū)」,但也會(huì)泄漏「訪問(wèn)的網(wǎng)站地址」

ECH通過(guò)對(duì)TLS握手過(guò)程中的敏感信息(主要是SNI)進(jìn)行加密,為用戶(hù)提供了更強(qiáng)的隱私保護(hù)。

參考資料

[1]Encrypted ClientHello:https://blog.cloudflare.com/encrypted-client-hello/
[2]cloudflare SNI測(cè)試頁(yè):https://crypto.cloudflare.com/cdn-cgi/trace
[3]chrome://flags/#encrypted-client-hello:chrome://flags/#encrypted-client-hello

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