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HTTP公钥固定（HPKP）模拟演示 - 证书管理

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HTTP公钥固定（HPKP）模拟演示 - 使用教程

在开始使用本工具之前，建议先了解HPKP的基本概念。HPKP（HTTP Public Key Pinning）是浏览器实现的一种安全机制，网站通过Public-Key-Pins响应头告知浏览器应该信任哪些公钥。

HPKP的核心思想是"公钥固定"：浏览器首次访问网站时记住其公钥指纹，后续访问时验证服务器证书链中是否包含这些指纹。如果指纹不匹配，说明可能发生了中间人攻击或证书被替换，浏览器将拒绝连接。

重要提示：HPKP已于2018年被主流浏览器废弃。本工具主要用于教育和研究目的，帮助理解公钥固定的安全理念。在实际项目中，请考虑使用Expect-CT或Certificate Transparency作为替代方案。

HPKP头的格式如下：

Public-Key-Pins: pin-sha256="base64_primary=="; pin-sha256="base64_backup=="; max-age=5184000; includeSubDomains; report-uri="https://example.com/hpkp-report"

其中pin-sha256是公钥的SPKI SHA-256哈希值的Base64编码，max-age是PIN的缓存时间（秒），includeSubDomains表示策略是否应用于子域名，report-uri是违规报告的接收地址。

点击页面上的"生成密钥对"按钮，工具将使用Web Crypto API在浏览器端生成一个ECDSA P-256密钥对。ECDSA（椭圆曲线数字签名算法）是目前最安全的公钥密码算法之一，P-256是NIST定义的标准椭圆曲线。

生成过程完全在浏览器端完成，密钥数据不会上传到任何服务器。这保证了密钥的安全性，也方便用户在离线环境中使用本工具。

密钥生成的技术细节：
  • 使用浏览器原生crypto.subtle.generateKey API
  • 曲线参数为P-256（也称为secp256r1或prime256v1）
  • 生成的密钥对包含公钥和私钥，私钥用于模拟证书签名
  • 公钥会被导出为SPKI格式的ArrayBuffer

建议一次生成至少2个密钥对：一个模拟当前服务器证书的公钥，另一个模拟备份证书的公钥。这是HPKP的最佳实践——始终保留至少一个备份PIN值，以防当前证书密钥泄露或需要更换。

密钥对生成后，工具会自动计算并显示每个公钥的SPKI SHA-256 PIN值。PIN值的计算过程包括：

  1. 从ECDSA公钥中提取原始公钥字节（65字节非压缩格式）
  2. 将公钥字节包装为SPKI ASN.1结构
  3. 对完整的SPKI字节序列进行SHA-256哈希运算
  4. 将32字节的哈希结果进行Base64编码

SPKI（Subject Public Key Info）是X.509证书中存储公钥信息的标准格式。通过固定SPKI的哈希值，可以确保证书链中使用的公钥没有被篡改，即使证书本身被替换。

示例PIN值格式：
pin-sha256="YEQK4tMHDm3S7NVpUVK0fJ3x6UvL+9C0r0z7fHk8xWs="

请妥善记录这些PIN值，它们将用于构建HPKP响应头。如果使用了includeSubDomains指令，这些PIN将应用于所有子域名。

在配置面板中，您可以调整以下HPKP参数：

max-age设置

max-age指令指定PIN值的缓存时间（秒）。建议从较短的时间（如300秒）开始测试，确认配置正确后再逐步增加到生产级别（通常为15-180天）。如果在max-age过期前未能续期PIN，浏览器会清除缓存，相当于HPKP策略失效。

includeSubDomains开关

启用此选项后，HPKP策略将应用于当前域名及其所有子域名。这在保护通配符证书时非常有用，但也增加了误配置的风险。例如，如果主站配置了HPKP但子站没有相应配置证书，子站将无法正常访问。

Report-Only模式

推荐在正式部署前使用Report-Only模式（Public-Key-Pins-Report-Only头）。在此模式下，浏览器只会发送违规报告而不会实际阻止连接，这允许您在不影响用户访问的情况下收集验证数据。

report-uri配置

指定违规报告的接收地址。当浏览器检测到PIN不匹配时，会向此地址发送JSON格式的报告。许多安全服务提供商（如Report-URI、CSP等）提供免费的报告接收服务。

配置完成后，点击"模拟验证"按钮，选择不同的验证场景来查看浏览器的响应行为：

场景服务器证书浏览器行为
正常验证包含已固定的PIN正常加载，绿色提示
备份PIN验证仅备份PIN匹配加载成功，黄色提示
伪造证书所有PIN均不匹配阻断连接，红色警告
首次访问无缓存PIN记录PIN，正常加载
缓存过期PIN已过期重新记录PIN

每个场景的模拟结果都包含详细的浏览器内部处理流程说明，帮助您深入理解HPKP的验证逻辑。

当模拟验证失败时，工具会自动生成一个符合RFC 7469标准的违规报告JSON数据。这个报告通常由浏览器自动发送到配置的report-uri地址。

违规报告包含以下关键信息：

  • hostname：发生违规的网站域名
  • includeSubDomains：是否启用了子域名包含
  • noted-hostname：最初记录PIN值的主机名
  • served-certificate-chain：服务器实际提供的证书链
  • known-pins：浏览器缓存中已知的PIN值列表

通过分析这些报告，网站管理员可以了解HPKP策略是否正确配置，以及是否存在潜在的安全威胁。在实际生产环境中，建议将这些报告集成到安全监控系统中。

提示：本工具生成的违规报告JSON数据可以直接用于开发和测试违规报告接收端点。复制JSON数据并发送到您的报告接收服务即可验证报告处理逻辑。
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