安全系列之CSRF初探

前言

安全对于互联网的从业技术人员来讲，一直是接触或者实际使用掌握比较薄弱的一块，当然对于那些专项搞安全类的技术人员来讲除外。接下来就来聊聊在互联网领域中常用的一些安全漏洞类型和一些防范手段，当然针对安全这块，可能我会选择作为一个系列议题进行分享，而本文先聊聊安全类型中常见的CSRF，本文重点围绕CSRF理论方面的知识进行论述，下一章节会结合自身的平台项目分享一下安全的一些实践经验。

CSRF是什么

首先在介绍CSRF之前，我们先了解清楚，何为CSRF？ CSRF全称为（Cross-site request forgery），中文名称：跨站请求伪造，常用缩写为CSRF或者有些地方也称之为XSRF。

那么它能做什么呢，对大家日常使用倒底有哪些危害的？你这可以这么理解CSRF攻击：攻击者利用CSRF盗用了你的身份，以你的名义发送恶意请求，对服务器来说这个请求是完全合法的，它的常见攻击行为如以你名义发送邮件，发消息，盗取你的账号，从而造成你的个人隐私泄露甚至财产安全。

CSRF攻击原理

知道了CSRF是什么，那么下面来聊聊，它是的攻击原理是怎样的：

当用户打开浏览器，访问受信任网站，如网站A，输入用户名和密码请求登录网站A；
在用户信息通过验证后，网站A产生Cookie信息并返回给浏览器，此时用户登录网站A成功，可以正常发送请求到网站A。
用户未退出网站A之前，在同一浏览器中，打开一个TAB页访问网站B；
网站B接收到用户请求后，返回一些攻击性代码，并发出一个请求要求访问第三方站点A；
浏览器在接收到这些攻击性代码后，根据网站B的请求，在用户不知情的情况下携带Cookie信息，向网站A发出请求。网站A并不知道该请求其实是由B发起的，所以会根据用户的Cookie信息以用户所享有的权限处理该请求，导致来自网站B的恶意代码被执行。

看到这里，有经验的人，会马上总结出，发生CSRF攻击，至少需要满足两个条件：

1.登录受信任网站A，并在本地生成Cookie。
2.在不登出A的情况下，访问危险网站B。

那你可能会问，是不是我只要不满足其中一项，就可以避免CSRF攻击了，常规来说，确实如此，但你不能保证以下情况不会发生：

1.你不能保证你登录了一个网站后，不再打开一个tab页面并访问另外的网站。
2.你不能保证你关闭浏览器了后，你本地的Cookie立刻过期，你上次的会话已经结束。（事实上，关闭浏览器不能结束一个会话，但大多数人都会错误的认为关闭浏览器就等于退出登录/结束会话了）

CSRF攻击对象

在大体了解了CSRF攻击原理之后，我们来总结一下，CSRF的攻击对象是什么，只有明确了它的攻击对象，那么我们在接下来才知道如何去防御它。

从上面的原理中，我们大概能明白了，CSRF 攻击是攻击者借助受害者的 cookie 骗取服务器的信任，但是攻击者并不能拿到 cookie，也看不到 cookie 的内容。另外，对于服务器返回的结果，由于浏览器同源策略的限制，攻击者也无法进行解析。因此，攻击者无法从返回的结果中得到任何东西，他所能做的就是给服务器发送请求，以执行请求中所描述的命令，在服务器端直接改变数据的值，而非窃取服务器中的数据。所以，我们要保护的对象是那些可以直接产生数据改变的服务，而对于读取数据的服务，则不需要进行 CSRF 的保护。比如银行系统中转账的请求会直接改变账户的金额，会遭到 CSRF 攻击，需要保护。而查询余额是对金额的读取操作，不会改变数据，CSRF 攻击无法解析服务器返回的结果，无需保护。

当前防御 CSRF 的几种策略

验证 HTTP Referer 字段

根据 HTTP 协议，在 HTTP 头中有一个字段叫 Referer，它记录了该 HTTP 请求的来源地址。在通常情况下，访问一个安全受限页面的请求来自于同一个网站，比如需要访问 http://bank.example/withdraw?account=test&amount=1000000&for=mikezhou，用户必须先登陆 bank.example，然后通过点击页面上的按钮来触发转账事件。这时，该转帐请求的 Referer 值就会是转账按钮所在的页面的 URL，通常是以 bank.example 域名开头的地址。而如果攻击者要对银行网站实施 CSRF 攻击，他只能在他自己的网站构造请求，当用户通攻击者的网站发送请求到银行时，该请求的 Referer 是指向攻击者自己的网站。因此，要防御 CSRF 攻击，银行网站只需要对于每一个转账请求验证其 Referer 值，如果是以 bank.example 开头的域名，则说明该请求是来自银行网站自己的请求，是合法的。如果 Referer 是其他网站的话，则有可能攻击者的 CSRF 攻击，拒绝该请求。

优势：

这种方法的显而易见的好处就是简单易行，网站的普通开发人员不需要操心 CSRF 的漏洞，只需要在最后给所有安全敏感的请求统一增加一个拦截器来检查 Referer 的值就可以。特别是对于当前现有的系统，不需要改变当前系统的任何已有代码和逻辑，没有风险，非常便捷。

弊端

然而，这种方法并非万无一失。Referer 的值是由浏览器提供的，虽然 HTTP 协议上有明确的要求，但是每个浏览器对于 Referer 的具体实现可能有差别，并不能保证浏览器自身没有安全漏洞。使用验证 Referer 值的方法，就是把安全性都依赖于第三方（即浏览器）来保障，从理论上来讲，这样并不安全。事实上，对于某些浏览器，比如 IE6 或 FF2，目前已经有一些方法可以篡改 Referer 值。如果 bank.example 网站支持 IE6 浏览器攻击者完全可以把用户浏览器的 Referer 值设为以 bank.example 域名开头的地址，这样就可以通过验证，从而进行 CSRF 攻击。即便是使用最新的浏览器，黑客无法篡改 Referer 值，这种方法仍然有问题。因为 Referer 值会记录下用户的访问来源，有些用户认为这样会侵犯到他们自己的隐私权，特别是有些组织担心 Referer 值会把组织内网中的某些信息泄露到外网中。因此，用户自己可以设置浏览器使其在发送请求时不再提供 Referer。当他们正常访问银行网站时，网站会因为请求没有 Referer 值而认为是 CSRF 攻击，拒绝合法用户的访问。

在请求地址中添加 token 并验证

CSRF 攻击之所以能够成功，是因为黑客可以完全伪造用户的请求，该请求中所有的用户验证信息都是存在于 cookie 中，因此黑客可以在不知道这些验证信息的情况下直接利用用户自己的 cookie 来通过安全验证。要抵御 CSRF，关键在于在请求中放入黑客所不能伪造的信息，并且该信息不存在于 cookie 之中。可以在 HTTP 请求中以参数的形式加入一个随机产生的 token，并在服务器端建立一个拦截器来验证这个 token，如果请求中没有 token 或者 token 内容不正确，则认为可能是 CSRF 攻击而拒绝该请求。

优势

这种方法要比检查 Referer 要安全一些，token 可以在用户登陆后产生并放于 session 之中，然后在每次请求时把 token 从 session 中拿出，与请求中的 token 进行比对，但这种方法的难点在于如何把 token 以参数的形式加入请求。对于 GET 请求，token 将附在请求地址之后，这样 URL 就变成 http://url?csrftoken=tokenvalue。而对于 POST 请求来说，要在 form 的最后加上，这样就把 token 以参数的形式加入请求了。但是，在一个网站中，可以接受请求的地方非常多，要对于每一个请求都加上 token 是很麻烦的，并且很容易漏掉，通常使用的方法就是在每次页面加载时，使用 javascript 遍历整个 dom 树，对于 dom 中所有的 a 和 form 标签后加入 token。这样可以解决大部分的请求，但是对于在页面加载之后动态生成的 html 代码，这种方法就没有作用，还需要程序员在编码时手动添加 token。

弊端

该方法是难以保证 token 本身的安全。特别是在一些论坛之类支持用户自己发表内容的网站，黑客可以在上面发布自己个人网站的地址。由于系统也会在这个地址后面加上 token，黑客可以在自己的网站上得到这个 token，并马上就可以发动 CSRF 攻击。为了避免这一点，系统可以在添加 token 的时候增加一个判断，如果这个链接是链到自己本站的，就在后面添加 token，如果是通向外网则不加。不过，即使这个 csrftoken 不以参数的形式附加在请求之中，黑客的网站也同样可以通过 Referer 来得到这个 token 值以发动 CSRF 攻击。这也是一些用户喜欢手动关闭浏览器 Referer 功能的原因。

在 HTTP 头中自定义属性并验证

这种方法也是使用 token 并进行验证，和上一种方法不同的是，这里并不是把 token 以参数的形式置于 HTTP 请求之中，而是把它放到 HTTP 头中自定义的属性里。通过 XMLHttpRequest 这个类，可以一次性给所有该类请求加上 csrftoken 这个 HTTP 头属性，并把 token 值放入其中。这样解决了上种方法在请求中加入 token 的不便，同时，通过 XMLHttpRequest 请求的地址不会被记录到浏览器的地址栏，也不用担心 token 会透过 Referer 泄露到其他网站中去。

优势

相当于前面两种，安全性更好。

弊端

然而这种方法的局限性非常大。XMLHttpRequest 请求通常用于 Ajax 方法中对于页面局部的异步刷新，
并非所有的请求都适合用这个类来发起，而且通过该类请求得到的页面不能被浏览器所记录下，
从而进行前进，后退，刷新，收藏等操作，给用户带来不便。另外，对于没有进行 CSRF 防护的遗留系统来说，要采用这种方法来进行防护，
要把所有请求都改为 XMLHttpRequest 请求，这样几乎是要重写整个网站，这代价无疑是不能接受的。

CSRF基础验证方法

使用loadrunner（或者http发包模拟器），发送两次完全相同的请求，检查服务端返回的应答是否完全一样，如果完全一样，则表明存在漏洞。
使用loadrunner（或者http发包模拟器），发送http请求，分别设置http头的refer字段为空和其他网站地址，检查服务端是否返回了错误应答，如果是正确应答，则表明存在漏洞

小结

从上面的章节内容中，我们知道了什么是CSRF，以及它的攻击原理和一些常用的防御方法，那么下章节将结合一些实际例子介绍一下如何攻防。在结束之前，小结一下上面的内容：

CSRF产生流程：

  攻击者发现CSRF漏洞——构造代码——发送给受害人——受害人打开——受害人执行代码——完成攻击

CSRF常用防御方法

  1、通过 referer、token 或者 验证码 来检测用户提交。

  2、尽量不要在页面的链接中暴露用户隐私信息。

  3、对于用户修改删除等操作最好都使用post 操作 。

  4、避免全站通用的cookie，严格设置cookie的域

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