CSRF Token介紹與應對策略
阿新 • • 發佈：2021-07-21
CSRF 背景與介紹
CSRF（Cross Site Request Forgery, 跨站域請求偽造）是一種網路的攻擊方式，它在 2007 年曾被列為網際網路 20 大安全隱患之一。其他安全隱患，比如 SQL 指令碼注入，跨站域指令碼攻擊等在近年來已經逐漸為眾人熟知，很多網站也都針對他們進行了防禦。然而，對於大多數人來說，CSRF 卻依然是一個陌生的概念。即便是大名鼎鼎的 Gmail, 在 2007 年底也存在著 CSRF 漏洞，從而被黑客攻擊而使 Gmail 的使用者造成巨大的損失。CSRF 攻擊例項
CSRF 攻擊可以在受害者毫不知情的情況下以受害者名義偽造請求傳送給受攻擊站點，從而在並未授權的情況下執行在許可權保護之下的操作。比如說，受害者 Bob 在銀行有一筆存款，通過對銀行的網站傳送請求 http://bank.example/withdraw?account=bob&amount=1000000&for=bob2 可以使 Bob 把 1000000 的存款轉到 bob2 的賬號下。通常情況下，該請求傳送到網站後，伺服器會先驗證該請求是否來自一個合法的 session，並且該 session 的使用者 Bob 已經成功登陸。黑客 Mallory 自己在該銀行也有賬戶，他知道上文中的 URL 可以把錢進行轉帳操作。Mallory 可以自己傳送一個請求給銀行：http://bank.example/withdraw?account=bob&amount=1000000&for=Mallory。但是這個請求來自 Mallory 而非 Bob，他不能通過安全認證，因此該請求不會起作用。這時，Mallory 想到使用 CSRF 的攻擊方式，他先自己做一個網站，在網站中放入如下程式碼： src=”http://bank.example/withdraw?account=bob&amount=1000000&for=Mallory ”，並且通過廣告等誘使 Bob 來訪問他的網站。當 Bob 訪問該網站時，上述 url 就會從 Bob 的瀏覽器發向銀行，而這個請求會附帶 Bob 瀏覽器中的 cookie 一起發向銀行伺服器。大多數情況下，該請求會失敗，因為他要求 Bob 的認證資訊。但是，如果 Bob 當時恰巧剛訪問他的銀行後不久，他的瀏覽器與銀行網站之間的 session 尚未過期，瀏覽器的 cookie 之中含有 Bob 的認證資訊。這時，悲劇發生了，這個 url 請求就會得到響應，錢將從 Bob 的賬號轉移到 Mallory 的賬號，而 Bob 當時毫不知情。等以後 Bob 發現賬戶錢少了，即使他去銀行查詢日誌，他也只能發現確實有一個來自於他本人的合法請求轉移了資金，沒有任何被攻擊的痕跡。而 Mallory 則可以拿到錢後逍遙法外。CSRF 攻擊的物件
當前防禦 CSRF 的幾種策略
驗證 HTTP Referer 欄位
根據 HTTP 協議，在 HTTP 頭中有一個欄位叫 Referer，它記錄了該 HTTP 請求的來源地址。在通常情況下，訪問一個安全受限頁面的請求來自於同一個網站，比如需要訪問 http://bank.example/withdraw?account=bob&amount=1000000&for=Mallory，使用者必須先登陸 bank.example，然後通過點選頁面上的按鈕來觸發轉賬事件。這時，該轉帳請求的 Referer 值就會是轉賬按鈕所在的頁面的 URL，通常是以 bank.example 域名開頭的地址。而如果黑客要對銀行網站實施 CSRF 攻擊，他只能在他自己的網站構造請求，當用戶通過黑客的網站傳送請求到銀行時，該請求的 Referer 是指向黑客自己的網站。因此，要防禦 CSRF 攻擊，銀行網站只需要對於每一個轉賬請求驗證其 Referer 值，如果是以 bank.example 開頭的域名，則說明該請求是來自銀行網站自己的請求，是合法的。如果 Referer 是其他網站的話，則有可能是黑客的 CSRF 攻擊，拒絕該請求。這種方法的顯而易見的好處就是簡單易行，網站的普通開發人員不需要操心 CSRF 的漏洞，只需要在最後給所有安全敏感的請求統一增加一個攔截器來檢查 Referer 的值就可以。特別是對於當前現有的系統，不需要改變當前系統的任何已有程式碼和邏輯，沒有風險，非常便捷。
然而，這種方法並非萬無一失。Referer 的值是由瀏覽器提供的，雖然 HTTP 協議上有明確的要求，但是每個瀏覽器對於 Referer 的具體實現可能有差別，並不能保證瀏覽器自身沒有安全漏洞。使用驗證 Referer 值的方法，就是把安全性都依賴於第三方（即瀏覽器）來保障，從理論上來講，這樣並不安全。事實上，對於某些瀏覽器，比如 IE6 或 FF2，目前已經有一些方法可以篡改 Referer 值。如果 bank.example 網站支援 IE6 瀏覽器，黑客完全可以把使用者瀏覽器的 Referer 值設為以 bank.example 域名開頭的地址，這樣就可以通過驗證，從而進行 CSRF 攻擊。
即便是使用最新的瀏覽器，黑客無法篡改 Referer 值，這種方法仍然有問題。因為 Referer 值會記錄下使用者的訪問來源，有些使用者認為這樣會侵犯到他們自己的隱私權，特別是有些組織擔心 Referer 值會把組織內網中的某些資訊洩露到外網中。因此，使用者自己可以設定瀏覽器使其在傳送請求時不再提供 Referer。當他們正常訪問銀行網站時，網站會因為請求沒有 Referer 值而認為是 CSRF 攻擊，拒絕合法使用者的訪問
在請求地址中新增 token 並驗證
CSRF 攻擊之所以能夠成功，是因為黑客可以完全偽造使用者的請求，該請求中所有的使用者驗證資訊都是存在於 cookie 中，因此黑客可以在不知道這些驗證資訊的情況下直接利用使用者自己的 cookie 來通過安全驗證。要抵禦 CSRF，關鍵在於在請求中放入黑客所不能偽造的資訊，並且該資訊不存在於 cookie 之中。可以在 HTTP 請求中以引數的形式加入一個隨機產生的 token，並在伺服器端建立一個攔截器來驗證這個 token，如果請求中沒有 token 或者 token 內容不正確，則認為可能是 CSRF 攻擊而拒絕該請求。這種方法要比檢查 Referer 要安全一些，token 可以在使用者登陸後產生並放於 session 之中，然後在每次請求時把 token 從 session 中拿出，與請求中的 token 進行比對，但這種方法的難點在於如何把 token 以引數的形式加入請求。對於 GET 請求，token 將附在請求地址之後，這樣 URL 就變成 http://url?csrftoken=tokenvalue。 而對於 POST 請求來說，要在 form 的最後加上 <input type=”hidden” name=”csrftoken” value=”tokenvalue”/>，這樣就把 token 以引數的形式加入請求了。但是，在一個網站中，可以接受請求的地方非常多，要對於每一個請求都加上 token 是很麻煩的，並且很容易漏掉，通常使用的方法就是在每次頁面載入時，使用 javascript 遍歷整個 dom 樹，對於 dom 中所有的 a 和 form 標籤後加入 token。這樣可以解決大部分的請求，但是對於在頁面載入之後動態生成的 html 程式碼，這種方法就沒有作用，還需要程式設計師在編碼時手動新增 token。
該方法還有一個缺點是難以保證 token 本身的安全。特別是在一些論壇之類支援使用者自己發表內容的網站，黑客可以在上面釋出自己個人網站的地址。由於系統也會在這個地址後面加上 token，黑客可以在自己的網站上得到這個 token，並馬上就可以發動 CSRF 攻擊。為了避免這一點，系統可以在新增 token 的時候增加一個判斷，如果這個連結是鏈到自己本站的，就在後面新增 token，如果是通向外網則不加。不過，即使這個 csrftoken 不以引數的形式附加在請求之中，黑客的網站也同樣可以通過 Referer 來得到這個 token 值以發動 CSRF 攻擊。這也是一些使用者喜歡手動關閉瀏覽器 Referer 功能的原因。
在 HTTP 頭中自定義屬性並驗證
這種方法也是使用 token 並進行驗證，和上一種方法不同的是，這裡並不是把 token 以引數的形式置於 HTTP 請求之中，而是把它放到 HTTP 頭中自定義的屬性裡。通過 XMLHttpRequest 這個類，可以一次性給所有該類請求加上 csrftoken 這個 HTTP 頭屬性，並把 token 值放入其中。這樣解決了上種方法在請求中加入 token 的不便，同時，通過 XMLHttpRequest 請求的地址不會被記錄到瀏覽器的位址列，也不用擔心 token 會透過 Referer 洩露到其他網站中去。然而這種方法的侷限性非常大。XMLHttpRequest 請求通常用於 Ajax 方法中對於頁面區域性的非同步重新整理，並非所有的請求都適合用這個類來發起，而且通過該類請求得到的頁面不能被瀏覽器所記錄下，從而進行前進，後退，重新整理，收藏等操作，給使用者帶來不便。另外，對於沒有進行 CSRF 防護的遺留系統來說，要採用這種方法來進行防護，要把所有請求都改為 XMLHttpRequest 請求，這樣幾乎是要重寫整個網站，這代價無疑是不能接受的。