HTTP 다운그레이드와 혼합 콘텐츠 위험

HTTP 엄격한 전송 보안(HSTS) 헤더는 브라우저에 지정된 기간 동안 사이트에 HTTPS로만 연결하도록 지시합니다. 이 헤더를 받으면 브라우저는 HTTP 연결을 거부하고 http:// URL을 https://로 자동 업그레이드합니다.

일반적인 HSTS 헤더는 다음과 같습니다. "Strict-Transport-Security: max-age=31536000; includeSubDomains; preload". max-age는 초 단위이며 31536000은 1년을 의미합니다. 한 번 캐시되면 브라우저는 서버의 추가 관여 없이 1년 동안 HTTPS를 적용합니다.

max-age 매개변수는 브라우저가 HTTPS 전용 연결을 적용할 기간을 초 단위로 설정합니다. 운영 사이트에는 최소 1년(31536000)을 권장합니다.

includeSubDomains 지시어는 HSTS 적용 범위를 모든 하위 도메인으로 확장합니다. 이를 통해 공격자가 하위 도메인 연결을 HTTP로 낮추고, 주 도메인에서 Secure 플래그 없이 설정한 쿠키를 훔치는 공격을 방지할 수 있습니다.

브라우저에는 처음 방문하는 경우에도 항상 HTTPS만 사용하도록 강제하는 도메인 목록이 하드코딩되어 함께 제공됩니다. hstspreload.org에서 관리하는 이 목록에는 수천 개의 주요 웹사이트가 포함되어 있습니다.

사전 로드를 사용하면 최초 방문 취약점이 제거됩니다. 사전 로드가 없으면 처음 방문한 사용자가 HSTS 헤더를 받기 전에 가로채기를 당할 수 있습니다. 사전 로드된 사이트는 HSTS 캐시 상태와 관계없이 첫 번째 요청부터 HTTPS만 사용합니다.

2009년 Black Hat에서 Moxie Marlinspike가 발표한 SSL 스트리핑은 HTTPS 연결을 HTTP로 낮추는 MITM 공격입니다. 공격자는 사용자의 최초 HTTP 요청을 가로채고, 사용자를 대신해 실제 서버에 HTTPS 요청을 보낸 다음, 그 내용을 HTTP를 통해 사용자에게 전달합니다.

피해자는 평소처럼 콘텐츠를 보지만 연결은 HTTP입니다. 입력한 자격 증명은 공격자에게 전달됩니다. HSTS가 도입되기 전에는 사용자가 자물쇠 아이콘이 사라진 것을 알아차리지 못했기 때문에 이 공격이 매우 효과적이었습니다.

HSTS가 적용된 도메인에 대해 브라우저가 HTTP 연결을 거부하므로 HSTS는 SSL 스트리핑을 막습니다. 공격자가 HTTP로 페이지를 제공하려 해도 브라우저는 연결을 거부하고 오류를 표시합니다.

브라우저의 HSTS 적용은 네트워크 요청이 전혀 발생하기 전에 이루어지므로 공격자가 개입할 수 없습니다. 남아 있는 유일한 취약점은 HSTS를 받기 전의 최초 방문이며, 사전 로드가 이를 제거합니다.

혼합 콘텐츠는 HTTPS 페이지가 HTTP를 통해 리소스를 불러올 때 발생합니다. 수동적 혼합 콘텐츠에는 HTTP를 통해 불러온 이미지, 오디오, 동영상이 포함됩니다. 이러한 콘텐츠는 페이지를 직접 수정할 수는 없지만 HTTP 헤더를 통해 사용자 정보를 노출하고 추적을 허용할 수 있습니다.

능동적 혼합 콘텐츠에는 HTTP를 통해 불러온 스크립트, 스타일시트, iframe, XMLHttpRequests가 포함됩니다. HTTP 스크립트는 전체 DOM에 접근하고 쿠키와 양식 데이터를 읽을 수 있으므로 HTTPS 페이지의 보안을 완전히 침해할 수 있습니다.

최신 브라우저는 포함하는 페이지가 HTTPS일 때 능동적 혼합 콘텐츠(HTTP를 통한 스크립트, 스타일시트, iframe)를 기본적으로 차단합니다. 콘솔에 오류가 표시되고 해당 리소스는 로드되지 않습니다.

Chrome 81(2020)부터 브라우저는 수동적 혼합 콘텐츠를 HTTPS로 자동 업그레이드하기 시작했습니다. HTTPS 버전이 있으면 해당 버전이 로드됩니다. 없으면 리소스가 차단됩니다.

브라우저의 개발자 콘솔에는 혼합 콘텐츠 경고와 오류가 표시됩니다. Chrome에서는 DevTools를 열고 Console 탭으로 이동한 다음 "Mixed Content"로 필터링하세요. 차단된 각 리소스에는 업데이트해야 하는 안전하지 않은 URL이 표시됩니다.

DevTools의 Security 패널에는 인증서 세부 정보, 연결 정보, 페이지의 모든 안전하지 않은 리소스 목록을 포함한 종합적인 보안 개요가 표시됩니다.

Content Security Policy(CSP)의 "upgrade-insecure-requests" 지시어는 페이지에서 발생하는 모든 HTTP 요청을 HTTPS로 자동 업그레이드하도록 브라우저에 지시합니다. 이를 통해 HTTP URL이 하드코딩된 레거시 콘텐츠를 처리할 수 있습니다.

혼합 콘텐츠를 차단하는 방식과 달리 upgrade-insecure-requests는 먼저 HTTPS 버전을 가져오려고 시도합니다. 레거시 콘텐츠에 포함된 모든 URL을 업데이트하기 어려운 HTTP에서 HTTPS로의 전환 과정에서 유용합니다.

HTTPS가 없으면 ISP는 HTTP 응답에 콘텐츠를 삽입할 수 있습니다. 여러 ISP가 광고가 없던 웹 페이지에 광고를 삽입하거나, 추적 픽셀을 추가하거나, 사용자가 데이터 한도에 가까워졌을 때 경고 페이지를 삽입한 사실이 적발되었습니다.

HTTPS 페이지에서는 응답이 인증되고 암호화되므로 이러한 형태의 콘텐츠 삽입이 불가능합니다. 수정이 이루어지면 TLS MAC 검증이 실패하여 변경된 콘텐츠가 제공되는 대신 연결 오류가 발생합니다.

브라우저가 어떤 도메인의 HSTS 헤더를 아직 확인하지 않은 상태라면, HTTP를 통한 최초 방문은 취약합니다. 공격자는 이 초기 요청을 가로채 브라우저 경고를 일으키지 않고 SSL 스트리핑을 수행할 수 있습니다.

이 "최초 사용 시 신뢰" 취약점 때문에 HSTS 사전 로드 목록이 존재합니다. 사이트를 사전 로드 목록에 제출하면 브라우저가 첫 번째 요청부터 해당 도메인에 HTTPS를 적용하므로 최초 방문의 취약한 시간대를 완전히 제거할 수 있습니다.

HSTS는 지정된 기간 동안 브라우저가 도메인에 HTTPS로만 연결하도록 지시합니다. 사전 로드 목록은 브라우저에 HSTS 정책을 하드코딩하여 최초 방문부터 보호 기능을 확장합니다.

SSL 스트리핑은 HTTPS를 HTTP로 낮추는 공격이며(Moxie Marlinspike, 2009), HSTS가 이를 막습니다. 능동적 혼합 콘텐츠(HTTPS 페이지의 HTTP 스크립트)는 브라우저에서 차단됩니다. upgrade-insecure-requests CSP 지시어는 레거시 콘텐츠의 HTTP에서 HTTPS로의 전환을 자동화합니다.