来了解并防范一下CSRF攻击提高网站安全

看一下我从网上找的原理图，结合举例描述，多看一遍你就知道怎么回事了。

CSRF是什么呢？CSRF全名是Cross-site request forgery，是一种对网站的恶意利用，CSRF比XSS更具危险性。想要深入理解CSRF的攻击特性我们有必要了解一下网站session的工作原理。

　　session我想大家都不陌生，无论你用.net或PHP开发过网站的都肯定用过session对象，然而session它是如何工作的呢？如果你不清楚请往下看。

先问个小问题：如果我把浏览器的cookie禁用了，大家认为session还能正常工作吗？

　　答案是否定的，我在这边举个简单的例子帮助大家理解session。

比如我买了一张高尔夫俱乐部的会员卡，俱乐部给了我一张带有卡号的会员卡。我能享受哪些权利（比如我是高级会员卡可以打19洞和后付费喝饮料，而初级会员卡只能在练习场挥杆）以及我的个人资料都是保存在高尔夫俱乐部的数据库里的。我每次去高尔夫俱乐部只需要出示这张高级会员卡，俱乐部就知道我是谁了，并且为我服务了。

　　这里我们的高级会员卡卡号 = 保存在cookie的sessionid；

而我的高级会员卡权利和个人信息就是服务端的session对象了。

　　我们知道http请求是无状态的，也就是说每次http请求都是独立的无关之前的操作的，但是每次http请求都会将本域下的所有cookie作为http请求头的一部分发送给服务端，所以服务端就根据请求中的cookie存放的sessionid去session对象中找到该会员资料了。

当然session的保存方法多种多样，可以保存在文件中，也可以内存里，考虑到分布式的横向扩展我们还是建议把它保存在第三方媒介中，比如redis或者mongodb。

　　我们理解了session的工作机制后，CSRF也就很容易理解了。CSRF攻击就相当于恶意用户A复制了我的高级会员卡，哪天恶意用户A也可以拿着这张假冒的高级会员卡去高尔夫俱乐部打19洞，享受美味的饮料了，而我在月底就会收到高尔夫俱乐部的账单！

　　了解CSRF的机制之后，危害性我相信大家已经不言而喻了，我可以伪造某一个用户的身份给其好友发送垃圾信息，这些垃圾信息的超链接可能带有木马程序或者一些欺骗信息（比如借钱之类的），如果CSRF发送的垃圾信息还带有蠕虫链接的话，那些接收到这些有害信息的好友万一打开私信中的连接就也成为了有害信息的散播着，这样数以万计的用户被窃取了资料种植了木马。整个网站的应用就可能在瞬间奔溃，用户投诉，用户流失，公司声誉一落千丈甚至面临倒闭。曾经在MSN上，一个美国的19岁的小伙子Samy利用css的background漏洞几小时内让100多万用户成功的感染了他的蠕虫，虽然这个蠕虫并没有破坏整个应用，只是在每一个用户的签名后面都增加了一句“Samy 是我的偶像”，但是一旦这些漏洞被恶意用户利用，后果将不堪设想，同样的事情也曾经发生在新浪微博上面。

　　举例：

　　CSRF攻击的主要目的是让用户在不知情的情况下攻击自己已登录的一个系统，类似于钓鱼。如用户当前已经登录了邮箱，或bbs，同时用户又在使用另外一个，已经被你控制的站点，我们姑且叫它钓鱼网站。这个网站上面可能因为某个图片吸引你，你去点击一下，此时可能就会触发一个js的点击事件，构造一个bbs发帖的请求，去往你的bbs发帖，由于当前你的浏览器状态已经是登陆状态，所以session登陆cookie信息都会跟正常的请求一样，纯天然的利用当前的登陆状态，让用户在不知情的情况下，帮你发帖或干其他事情。

CSRF的原理

要完成一次CSRF攻击，受害者必须依次完成两个步骤：

　　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。

　　看到这里，你也许会说：“如果我不满足以上两个条件中的一个，我就不会受到CSRF的攻击”。是的，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......）

　　3.上图中所谓的攻击网站，可能是一个存在其他漏洞的可信任的经常被人访问的网站。

　　上面大概地讲了一下CSRF攻击的思想，下面我将用几个例子详细说说具体的CSRF攻击，这里我以一个银行转账的操作作为例子（仅仅是例子，真实的银行网站没这么傻:>）

示例1：

银行网站A，它以GET请求来完成银行转账的操作，如：

http://www.mybank.com/Transfer.php?toBankId=11&money=1000

危险网站B，它里面有一段HTML的代码如下：

<img src=http://www.mybank.com/Transfer.php?toBankId=11&money=1000>

首先，你登录了银行网站A，然后访问危险网站B，噢，这时你会发现你的银行账户少了1000块......

为什么会这样呢？原因是银行网站A违反了HTTP规范，使用GET请求更新资源。在访问危险网站B的之前，你已经登录了银行网站A，而B中的加载中...以GET的方式请求第三方资源（这里的第三方就是指银行网站了，原本这是一个合法的请求，但这里被不法分子利用了），所以你的浏览器会带上你的银行网站A的Cookie发出Get请求，去获取资源“http://www.mybank.com/Transfer.php?toBankId=11&money=1000”，结果银行网站服务器收到请求后，认为这是一个更新资源操作（转账操作），所以就立刻进行转账操作......

示例2：

为了杜绝上面的问题，银行决定改用POST请求完成转账操作。

银行网站A的WEB表单如下：　　

<form action="Transfer.php" method="POST">

　　　　<p>ToBankId: <input type="text" name="toBankId" /></p>

　　　　<p>Money: <input type="text" name="money" /></p>

　　　　<p><input type="submit" value="Transfer" /></p>

</form>

后台处理页面Transfer.php如下：

<?php

　　　　session_start();

　　　　if (isset($_REQUEST['toBankId'] &&　isset($_REQUEST['money']))

　　　　{

　　　　    buy_stocks($_REQUEST['toBankId'],　$_REQUEST['money']);

　　　　}

?>

危险网站B，仍然只是包含那句HTML代码：

<img src=http://www.mybank.com/Transfer.php?toBankId=11&money=1000>

和示例1中的操作一样，你首先登录了银行网站A，然后访问危险网站B，结果.....和示例1一样，你再次没了1000块～T_T，这次事故的原因是：银行后台使用了$_REQUEST去获取请求的数据，而$_REQUEST既可以获取GET请求的数据，也可以获取POST请求的数据，这就造成了在后台处理程序无法区分这到底是GET请求的数据还是POST请求的数据。在PHP中，可以使用$_GET和$_POST分别获取GET请求和POST请求的数据。在JAVA中，用于获取请求数据request一样存在不能区分GET请求数据和POST数据的问题。

示例3：

经过前面2个惨痛的教训，银行决定把获取请求数据的方法也改了，改用$_POST，只获取POST请求的数据，后台处理页面Transfer.php代码如下：

<?php

　　　　session_start();

　　　　if (isset($_POST['toBankId'] &&　isset($_POST['money']))

　　　　{

　　　　    buy_stocks($_POST['toBankId'],　$_POST['money']);

　　　　}

?>

然而，危险网站B与时俱进，它改了一下代码：

<html>

　　<head>

　　　　<script type="text/javascript">

　　　　　　function steal()

　　　　　　{

          　　　　 iframe = document.frames["steal"];

　　     　　      iframe.document.Submit("transfer");

　　　　　　}

　　　　</script>

　　</head>

　　<body onload="steal()">

　　　　<iframe name="steal" display="none">

　　　　　　<form method="POST" name="transfer"　action="http://www.myBank.com/Transfer.php">

　　　　　　　　<input type="hidden" name="toBankId" value="11">

　　　　　　　　<input type="hidden" name="money" value="1000">

　　　　　　</form>

　　　　</iframe>

　　</body>

</html>

如果用户仍是继续上面的操作，很不幸，结果将会是再次不见1000块......因为这里危险网站B暗地里发送了POST请求到银行!

总结一下上面3个例子，CSRF主要的攻击模式基本上是以上的3种，其中以第1,2种最为严重，因为触发条件很简单，一个加载中...就可以了，而第3种比较麻烦，需要使用JavaScript，所以使用的机会会比前面的少很多，但无论是哪种情况，只要触发了CSRF攻击，后果都有可能很严重。

理解上面的3种攻击模式，其实可以看出，CSRF攻击是源于WEB的隐式身份验证机制！WEB的身份验证机制虽然可以保证一个请求是来自于某个用户的浏览器，但却无法保证该请求是用户批准发送的！

五.CSRF的防御

CSRF 的防范机制有很多种，防范的方法也根据 CSRF 攻击方式的不断升级而不断演化。常用的有检查 Refer 头部信息，使用一次性令牌，使用验证图片等手段。出于性能的考虑，如果每个请求都加入令牌验证将极大的增加服务器的负担，具体采用那种方法更合理，需要谨慎审视每种保护的优缺点。

1. 检查 HTTP 头部 Refer 信息，这是防止 CSRF 的最简单容易实现的一种手段。根据 RFC 对于 HTTP 协议里面 Refer 的定义，Refer 信息跟随出现在每个 Http 请求头部。Server 端在收到请求之后，可以去检查这个头信息，只接受来自本域的请求而忽略外部域的请求，这样就可以避免了很多风险。当然这种检查方式由于过于简单也有它自身的弱点：

a) 首先是检查 Refer 信息并不能防范来自本域的攻击。在企业业务网站上，经常会有同域的论坛，邮件等形式的 Web 应用程序存在，来自这些地方的 CSRF 攻击所携带的就是本域的 Refer 域信息，因此不能被这种防御手段所阻止。

b) 同样，某些直接发送 HTTP 请求的方式（指非浏览器，比如用后台代码等方法）可以伪造一些 Refer 信息，虽然直接进行头信息伪造的方式属于直接发送请求，很难跟随发送 cookie，但由于目前客户端手段层出不穷，flash，javascript 等大规模使用，从客户端进行 refer 的伪造，尤其是在客户端浏览器安装了越来越多的插件的情况下已经成为可能了。

2. 使用一次性令牌，这是当前 Web 应用程序的设计人员广泛使用的一种方式，方法是对于 Get 请求，在 URL 里面加入一个令牌，对于 Post 请求，在隐藏域中加入一个令牌。这个令牌由 server 端生成，由编程人员控制在客户端发送请求的时候使请求携带本令牌然后在 Server 端进行验证。但在令牌的设计上目前存在着几个错误的方案：

a) 使用和 Session 独立的令牌生成方式。这种令牌的值和 Session 无关，因此容易被其他用户伪造。这里的其他用户指的是当前 Web 应用程序的其他用户和活跃在网络传输阶段各个设置上的监听者，这种恶意用户可能使用自己的令牌来进行替换以便达到伪造的目的。

b) 完全使用 Session 认证信息作为令牌的生成方式。这种保护方式对于保护 CSRF 是起了作用的，但是可能会造成其他危害，具体来说，如果某些 URL 或者网页被拷贝下来与其他人共享，那么这些 URL 或者拷贝下来的网页中可能会含有用户的会话信息，这种信息一旦被恶意用户获得，就能造成极大的危害。

因此，一个正确的令牌设计应该是使用 Session 信息做 Hash，用得出的哈希值来做 CSRF 的令牌。

3. 使用验证图片，这种方法的出现的作用是对于机器人暴力攻击的防止。但在 CSRF 的防范上，也有一些安全性要求比较高的的应用程序结合验证图片和一次性令牌来做双重保护。由于这种图片验证信息很难被恶意程序在客户端识别，因此能够提高更强的保护。当客户端的浏览器可能已经处于一种不安全的环境中的情况下（比如客户端的安全级别设置较低，客户端浏览器安装了不安全的插件等）。

以上给的这些只是防范 CSRF 的比较通用的一些方法，Web 开发人员可以根据自己对自己的应用程序的功能的理解来确定安全级别的要求从而选择使用不同的保护措施，也推荐在同一应用程序内部结合使用多种方法来进行保护。

注：加防也会极大的影响性能，就如在高速路上放一个收费站，建议只在重要操作上加防。如位慎重考虑。

PHP的防范措施：

CSRF的防御可以从服务端和客户端两方面着手，防御效果是从服务端着手效果比较好，现在一般的CSRF防御也都在服务端进行。

服务端进行CSRF防御

服务端的CSRF方式方法很多样，但总的思想都是一致的，就是在客户端页面增加伪随机数。

(1).Cookie Hashing(所有表单都包含同一个伪随机值)：

这可能是最简单的解决方案了，因为攻击者不能获得第三方的Cookie(理论上)，所以表单中的数据也就构造失败了:>

　<?php

　　　　//构造加密的Cookie信息

　　　　$value = “DefenseSCRF”;

　　　　setcookie(”cookie”, $value, time()+3600);

　　?>

在表单里增加Hash值，以认证这确实是用户发送的请求。

<?php

　　　$hash = md5($_COOKIE['cookie']);

?>

　　<form method=”POST” action=”transfer.php”>

　　　　<input type=”text” name=”toBankId”>

　　　　<input type=”text” name=”money”>

　　　　<input type=”hidden” name=”hash” value=”<?=$hash;?>”>

　　　　<input type=”submit” name=”submit” value=”Submit”>

　　</form>

然后在服务器端进行Hash值验证

<?php

　　 if(isset($_POST['check'])) {

     $hash = md5($_COOKIE['cookie']);

      if($_POST['check'] == $hash) {

         doJob();

　　     } else {

　　　　　　　　//...

       }

　　   } else {

　　　　　　//...

　　 }

?>

这个方法网上说已经可以杜绝99%的CSRF攻击了，那还有1%呢....由于用户的Cookie很容易由于网站的XSS漏洞而被盗取，这就另外的1%。一般的攻击者看到有需要算Hash值，基本都会放弃了，某些除外，所以如果需要100%的杜绝，这个不是最好的方法。

(2).验证码

这个方案的思路是：每次的用户提交都需要用户在表单中填写一个图片上的随机字符串，厄....这个方案可以完全解决CSRF，但个人觉得在易用性方面似乎不是太好，还有听闻是验证码图片的使用涉及了一个被称为MHTML的Bug，可能在某些版本的微软IE中受影响。

(3).One-Time Tokens(不同的表单包含一个不同的伪随机值)

在实现One-Time Tokens时，需要注意一点：就是“并行会话的兼容”。如果用户在一个站点上同时打开了两个不同的表单，CSRF保护措施不应该影响到他对任何表单的提交。考虑一下如果每次表单被装入时站点生成一个伪随机值来覆盖以前的伪随机值将会发生什么情况：用户只能成功地提交他最后打开的表单，因为所有其他的表单都含有非法的伪随机值。必须小心操作以确保CSRF保护措施不会影响选项卡式的浏览或者利用多个浏览器窗口浏览一个站点。

以下是举例实现:

1).先是令牌生成函数(gen_token())：

<?php

     function gen_token() {

 　　　　//这里我是贪方便，实际上单使用Rand()得出的随机数作为令牌，也是不安全的。

　　　　//这个可以参考我写的Findbugs笔记中的《Random object created and used only once》

          $token = md5(uniqid(rand(), true));

          return $token;

     }

?>

2).然后是Session令牌生成函数(gen_stoken())：

<?php

    function gen_stoken() {

　　　    $pToken = "";

　　　    if($_SESSION[STOKEN_NAME]  == $pToken){

　　　　　　　　//没有值，赋新值

　　　　　　　　$_SESSION[STOKEN_NAME] = gen_token();

　　　    }else{

　　　　　　　　//继续使用旧的值

　　　    }

    }

?>

3).WEB 表单生成隐藏输入域的函数：　　

<?php

　　     function gen_input() {

     　　     gen_stoken();

　　          echo “<input type=\”hidden\” name=\”" . FTOKEN_NAME . “\”

          　　     value=\”" . $_SESSION[STOKEN_NAME] . “\”> “;

     　　}

?>

4).WEB表单结构：

<?php

          session_start();

          include(”functions.php”);

?>

<form method=”POST” action=”transfer.php”>

     <input type=”text” name=”toBankId”>

     <input type=”text” name=”money”>

     <? gen_input(); ?>

     <input type=”submit” name=”submit” value=”Submit”>

</FORM>

5).服务端核对令牌：

这个很简单，这里就不再啰嗦了。

上面这个其实不完全符合“并行会话的兼容”的规则，大家可以在此基础上修改。