CSRF( 跨站请求伪造)学习笔记

百度百科中的CSRF

CSRF(Cross-site request forgery)跨站请求伪造,也被称为“One Click Attack”或者Session Riding,通常缩写为CSRF或者XSRF,是一种对网站的恶意利用。尽管听起来像跨站脚本(XSS),但它与XSS非常不同,XSS利用站点内的信任用户,而CSRF则通过伪装来自受信任用户的请求来利用受信任的网站。与XSS攻击相比,CSRF攻击往往不大流行(因此对其进行防范的资源也相当稀少)和难以防范,所以被认为比XSS更具危险性。
攻击者盗用了你的身份,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,但是却完成了攻击者所期望的一个操作,比如以你的名义发送邮件、发消息,盗取你的账号,添加系统管理员,甚至于购买商品、虚拟货币转账等。

CSRF和XSS的工作原理

XSS:

攻击者发现XSS漏洞——构造代码——发送给受害人——受害人打开——攻击者获取受害人的cookie——完成攻击

CSRF:

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

而且XSS容易发现,因为攻击者需要登录后台完成攻击。管理员可以看日志发现攻击者。‍‍‍‍
‍‍而CSRF则不同,他的攻击一直是管理员自己实现的,攻击者只负责了构造代码。‍‍CSRF少了一个 获取受害人的cookie的步骤,因为受害人在执行代码的时候就已经完成的攻击,而攻击者并没有参与进来。‍‍

CSRF的本质

CSRF为什么能够攻击成功,其本质原因是重要操作的所有参数都是可以被攻击者猜测到的。

攻击者只有预测出URL的所有参数与参数值,才能成功地构造出一个伪造的请求;反之,攻击者将无法攻击成功。


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因此引入了Anti CSRF Token

保持原参数不变,新增一个参数Token。这个Token的值是随机的,不可预测的。
Token需要足够随机,必须使用足够安全的随机数生成算法,或者采用真随机数生成器。Token应该作为一个”秘密“, 为用户与服务器所共同持有的,不能被第三者知晓。
由于Token的存在,攻击者无法再构造出一个完整的URL实施CSRF攻击。
Token需要同时放在表单和Session中。在提交表单的时候,服务器只需要验证表单中的Token与用户Session(或COOKIE)中的Token是否一致,如果一致,则认为是合法请求;如果不一致,或者有一个为空,则认为请求不合法,可能发生了CSRF攻击。

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CSRF可以做什么

攻击者盗用了你的身份,以你的名义发送恶意请求。
CSRF能够做的事情包括:以你名义发送邮件,发消息,盗取你的账号,甚至于购买商品,虚拟货币转账……造成的问题包括:个人隐私泄露以及财产安全。

实例

如下:其中Web A为存在CSRF漏洞的网站,Web B为攻击者构建的恶意网站,User C为Web A网站的合法用户。

  1. 用户C打开浏览器,访问受信任网站A,输入用户名和密码请求登录网站A;

2.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;

  1. 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;

  2. 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;

  3. 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C的Cookie信息以C的权限处理该请求,导致来自网站B的恶意代码被执行。

比较好的攻击实例
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GET?POST?

GET类型CSRF

<img src=http://xxx.org/csrf.php?xx=1 />
访问页面后就成功向http://xxx.org/csrf.php 发送了一次请求
<link href="…">
<iframe src="…">
<meta http-equiv="refresh" content="0; url=…">
<script src="…">
<video src="…">
<audio src="…">
<a href="…">
<table background="…">

POST类型CSRF

使用一个自动提交的表单

<form action=http://woyun.org/csrf.php method=POST>
<input type="text" name='xx' value='11' />
</form>
<script>document.forms[0].submit();</script>

模拟用户完成了一次POST操作
也可以用JS动态生成

<script>
      new Image().src = 'http://192.168.0.100/joomla';
</script>

大多数CSRF攻击发起时,使用的HTML标签都是<img>,<iframe>,<script>等带"src"属性的标签,这类标签只能够发一起一次GET请求,而不能发起POST请求。而对于很多网站的应用来说,一些重要的操作并未严格的区分GET和POST,攻击者可以使用GET来请求表单的提交地址。比如在PHP中,如果使用的是$_REQUEST,而非$_POST来获取变量,也会存在这个问题。

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如果服务端已经区分了GET与POST,对于攻击者来说有若干种方法可以构造出一个POST请求:
最简单的方法就是在一个页面中构造好一个form表单,然后使用JavaScript自动提交这个表单。

<form action="http://www.a.com/test/" id="test" method="post">
<input type=text name="username" value="" />
<input type=password name="password" value="" />
<input type= submit name="submit" value="submit" />
</form>
<script>
var f=document.getElementById("test");
f.inputs[0].value="test";
f.inputs[1].value="password";
f.submit();
</script>

浏览器的COOKIE策略

浏览器所持有的COOKIE分为两种,一种是"Session Cookie",又称“临时COOKIE”;另一种是“Tird-party-COOKIE”,也称为“本地COOKIE”。

两者的区别在于,Third-party COOKIE是服务器在Set-COOKIE时指定了Expire时间,只有到了Expire时间后COOKIE才会失效,所以这种COOKIE会保存在本地;而Session COOKIE则没有指定Expire时间,所以浏览器关闭后,Session COOKIE就失效了。

若一个网站设置了Session COOKIE,那么在浏览器进程的生命周期内,即使浏览器新打开了Tab页,Session COOKIE也是有效的。Session COOKIE保存在浏览器进程的内存空间中;而Third-party COOKIE则保存在本地。

如果浏览器从一个域的页面加载另一个域的资源,由于安全原因。某些浏览器会组织Third-party COOKIE的发送。

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这时再打开一个新的浏览器Tab页,访问同一个域中的不同页面。因为新Tab页在同一个浏览器进程中,因此Session COOKIE会被发送。
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这是因为5IE处于安全考虑,默认禁止了浏览器在<img>,<iframe>,<script>,<link>等标签中发送第三方COOKIE。
在Friefox中,默认策略是允许发送第三方COOKIE的。

所以对于IE浏览器,攻击者则需要精心构造攻击环境,比如诱使用户在当前浏览器中先访问目标站点,使得Session COOKIE有效,再实施CSRF攻击。
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P3P Header

如果网站返回给浏览器的HTTP头中包含有P3P头,则在某种程度上来说,将允许浏览器发送第三方COOKIE。在IE下即使是<iframe>、<script>等标签也将不再拦截第三方COOKIE的发送。
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JSON劫持攻击

Json和Jsonp理论实例代码详解
JSON劫持漏洞攻防原理及演练
深入理解JavaScript Hijacking原理

一些web应用会把一些敏感数据以json的形式返回到前端,如果仅仅通过cookie来判断请求是否合法,那么就可以利用类似csrf的手段,像目标服务器发送请求,以获得敏感数据。
(1).你正常访问信任站点(http://www.Bank.com),然后登陆信任站点。

(2).信任站点通过你的验证,并返回Cookie。

(3).这时,在你还没有登出信任站点之前,你再打开了一个浏览器的tab页,并访问了一个恶意站点(www.BadGuy.com)。

(4).恶意站点向请求用户访问http://www.Bank.com的一个资源。

(5).浏览器带着之前的Cookie信息,向信任站点http://www.Bank.com发出了一个GET请求。

(6).信任站点验证的Cookie信息通过,根据请求返回一个JSON数组

(7).你的浏览器收到来自http://www.Bank.com的响应后,转发响应中的JSON信息给恶意站点。

至此,恶意站点拿到你关于http://www.Bank.com的信息。

到这里,你应该有对JavaScript Hijacking有一个大概的概念,它确实和CSRF很相像,唯一不同的是,CSRF是模拟你的身份去发送请求,JavaScript Hijacking是模拟你的身份,窃取你在服务器上的私隐信息

比较详细的描述防御CSRF攻击:

(1)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=bob&amount=1000000&for=Mallory,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。而如果黑客要对银行网站实施 CSRF 攻击,他只能在他自己的网站构造请求,当用户通过黑客的网站发送请求到银行时,该请求的 Referer 是指向黑客自己的网站。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,则有可能是黑客的 CSRF 攻击,拒绝该请求。

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。

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,黑客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。

(2)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。

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 <input type=”hidden” name=”csrftoken” value=”tokenvalue”/>,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。

该方法还有一个缺点是难以保证 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。

(3)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。

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。

(4)验证码

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参考文献

《白帽子讲WEB安全》
CSRF攻击与防御(写得非常好)

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