SpringSecurity（十）【CSRF 漏洞保护】

电玩女神 2024-03-30 12:08 122阅读 0赞

### 十、CSRF 漏洞保护 ###

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> 简介

**CSRF**（Cross-Site Request Forgery 跨站请求伪造），也可称为一键式攻击（one-click-attack）通常缩写为 **CSRF** 或者 **XSRF**。**CSRF** 攻击是一种挟持用户在当前已登录的浏览器上，发送恶意请求的攻击方法。**相对于 XSS 利用用户对指定网站的信任。CSRF则是利用网站对用户网页浏览器的信任**。简单来说， **CSRF** 是致击者通过一些技术手段欺骗用户的浏览器，去访问一个用户曾经认证过的网站并执行恶意请求，例如发送邮件、发消息、甚至财产操作（如转账和购买商品）。由于客户端（浏览器）已经在该网站上认证过，所以该网站会认为是真正用户在操作而执行请求（**实际上这个并非用户的本意**）

*  **举个简单的例子**

假设 A 现在登录了某银行的网站准备完成一项转账操作，转账的链接如下:  
https://bank.xxx.com/withdraw?account=A&amount=1000&for=B  
可以看到。这个链接是想从 A 这个账户下转账1000元到 B 账户下。假设 A 没有注销登录该银行的网站，就在同一个浏览器新的选项卡中打开了一个危险网站，这个危险网站中有一幅图片，代码如下:  
< img src=“https://bankxxx.com/withdraw?account=A&amount=1000&for=C”>  
一旦用户打开了这个网站，这个图片链接中的请求就会自动发送出去。由于是同一个浏览器并且用户尚未注销登录，所以该请求会自动携带上对应的有效的Cookie信息，进而完成一次转账操作。这就是跨站请求伪造

#### 10.1 CSRF 攻击演示 ####

说明：模拟场景，用户A给用户B转账，在用户A未注销之前，有人通过用户A已经认证的信息，对其进行转账给用户C的操作

搭建：

*  **spring-security-11-csrf-bank** 服务进行正常银行操作（8080端口）
 *  **spring-security-11-csrf-attack** 用于模拟 csrf 跨站请求（8081端口）

> 攻击演示

1） **spring-security-11-csrf-bank** 模块

1.  创建模块 **spring-security-11-csrf-bank**，导入依赖`pom.xml`

<dependencies>
        
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-security</artifactId>
        </dependency>
        
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>
    </dependencies>

1.  自定义 Security 配置

*  **WebSecurityConfigurerAdapter**

package com.vinjcent.config;
    
    import org.springframework.context.annotation.Bean;
    import org.springframework.context.annotation.Configuration;
    import org.springframework.security.config.annotation.authentication.builders.AuthenticationManagerBuilder;
    import org.springframework.security.config.annotation.web.builders.HttpSecurity;
    import org.springframework.security.config.annotation.web.configuration.WebSecurityConfigurerAdapter;
    import org.springframework.security.core.userdetails.User;
    import org.springframework.security.core.userdetails.UserDetailsService;
    import org.springframework.security.provisioning.InMemoryUserDetailsManager;
    
    @Configuration
    public class WebSecurityConfiguration extends WebSecurityConfigurerAdapter {
        
    
    
        // 自定义用户认证数据源(内存方式)
        @Bean
        public UserDetailsService userDetailsService() {
        
            InMemoryUserDetailsManager inMemoryUserDetailsManager = new InMemoryUserDetailsManager();
            inMemoryUserDetailsManager.createUser(User.withUsername("root").password("{noop}123").roles("admin").build());
            return inMemoryUserDetailsManager;
        }
    
        // 自定义数据源需要对外暴露
        @Override
        protected void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
        
            auth.userDetailsService(userDetailsService());
        }
    
        // http 认证配置
        @Override
        protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        
    
            http.authorizeRequests()
                    .anyRequest()
                    .authenticated()
                    .and()
                    .formLogin()
                    .and()
                    .csrf()
                    .disable();     // 关闭 CSRF 跨站请求保护
        }
    }

1.  定义测试controller接口

package com.vinjcent.controller;
    
    import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
    import org.springframework.web.bind.annotation.PostMapping;
    import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
    
    @RestController
    public class HelloController {
        
    
        @GetMapping("/index")
        public String toIndex() {
        
            return "index ok";
        }
    
        @PostMapping("/withdraw")
        public String withdraw() {
        
            System.out.println("第一次转账操作");
            return "执行第一次转账操作";
        }
    }

2） **spring-security-11-csrf-attack** 模块

1.  创建模块 **spring-security-11-csrf-attack**，导入依赖`pom.xml`

<dependencies>
        
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-security</artifactId>
        </dependency>
    </dependencies>

1.  编写**index.html**

<!DOCTYPE html>
    <html lang="en">
    <head>
        <meta charset="UTF-8">
        <title>模拟 CSRF 跨站请求伪造</title>
    </head>
    <body>
    
    <form action="http://localhost:8080/withdraw" method="post">
        <input type="hidden" name="name" value="A">
        <input type="hidden" name="money" value="B">
        <input type="submit" value="提交">
    </form>
    
    </body>
    </html>

3）测试

1.  先在 **spring-security-11-csrf-bank** 进行登录

![在这里插入图片描述][d62e762126754febae4003cc2499209b.png_pic_center]

1.  然后再访问 **spring-security-11-csrf-attack** 主页进行请求

![在这里插入图片描述][329f00dd58bc4df7b96ab11ba163b846.png_pic_center]

1.  可以看到从8081进行了一次对8080的请求转账

![在这里插入图片描述][aa9d33456923442487b1bb8dd20a2cb4.png_pic_center]

![在这里插入图片描述][fa800a2018fd4869aadaa93ef1df4236.png_pic_center]

**小结**

可以发现，当用户在8080正常认证身份之后，假如另外一台服务知道8080服务的转账接口，那么就会根据这个接口去操作用户的信息，这回给我们用户带来数据泄露的问题，因为都是在当前网站的 Cookie 信息识别用户

#### 10.2 CSRF 防御 ####

CSRF 攻击的根源在于浏览器默认的身份验证机制（自动携带当前网站的Cookie信息）。这种机制虽然可以保证请求是来自用户的某个浏览器，但是无法确保这请求是用户授权发送。攻击者和用户发送的请求一模一样，这意味着我们没有办法去直接拒绝这里的某一个请求。如果能在合法清求中额外携带一个攻击者无法获取的参数，就可以成功区分出两种不同的请求，进而直接拒绝掉恶意请求。在 SpringSecurity 中就提供了这种机制来防御 CSRF 攻击，这种机制我们称之为`令牌同步模式`

> 令牌同步模式

这是目前主流的 CSRF 攻击防御方案。具体的操作方式就是在每一个 HTTP 请求中，除了默认自动携带的 Cookie 参数之外，再提供一个安全的、随机生成的字符串，我们称之为 CSRF 令牌。这个 CSRF 令牌由服务端生成，生成后在 HttpSession 中保存一份。当前端请求到达后，将请求携带的 CSRF 令牌信息和 服务端中保存的令牌进行对比，如果两者不相等，则拒绝掉该 HTTP 请求

【**注**】考虑到有一些外部站点链接到我们的网站，所以我们要求请求是幂等的，这样对于 HEAD、OPTIONS、TRACE等方法就没有必要使用 CSRF 令牌了，强行使用可能会导致令牌泄露

*  **关闭 CSRF 请求保护的登录页面**

在关闭 CSRF 请求保护之后，登陆页面是不会携带一个 csrf 的 token 令牌的

![在这里插入图片描述][959465351d36480389d5dcae41e20b8d.png_pic_center]

*  **开启 CSRF 请求保护的登录页面**

在开启 CSRF 请求保护之后，登陆页面携带了一个 csrf 的 token 令牌的，并且再次使用8081服务请求，会直接拦截

![在这里插入图片描述][f7381a0888744c1ba56e89b15ed13ad2.png_pic_center]

![在这里插入图片描述][d80a982555484b5b8929eaa43a2e22ce.png_pic_center]

#### 10.3 传统 web 开发使用 CSRF ####

开启 CSRF 防御后会自动在提交的表单加入如下代码，如果不能自动加入，需要开启之后手动加入如下代码，并随着请求提交。获取服务端令牌方式如下

> 环境搭建

1.  依赖`pom.xml`

<dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
    </dependency>
    
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-security</artifactId>
    </dependency>
    
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-thymeleaf</artifactId>
    </dependency>
    
    <dependency>
        <groupId>org.thymeleaf.extras</groupId>
        <artifactId>thymeleaf-extras-springsecurity5</artifactId>
        <version>3.0.4.RELEASE</version>
    </dependency>

1.  `application.yml`配置文件

server:
      port: 8080
    
    spring:
      thymeleaf:
        mode: HTML
        suffix: .html
        prefix: classpath:/templates/
        cache: false

1.  开发测试 controller

package com.vinjcent.controller;
    
    import org.springframework.stereotype.Controller;
    import org.springframework.web.bind.annotation.PostMapping;
    import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
    import org.springframework.web.bind.annotation.ResponseBody;
    
    @Controller
    public class HelloController {
        
    
        @PostMapping("/hello")
        @ResponseBody
        public String hello() {
        
            return "hello spring security!";
        }
    
    
        @RequestMapping("/toIndex")
        public String toIndex() {
        
            return "index";
        }
    }

1.  创建 **index.html**

<!DOCTYPE html>
    <html lang="en" xmlns:th="http://www.thymeleaf.org"
          xmlns:sec="http://www.thymeleaf.org/extras/spring-security">
    <head>
        <meta charset="UTF-8">
        <title>测试 CSRF 防御(传统web方式)</title>
    </head>
    <body>
    <form th:action="@{/hello}" method="post">
        <input type="submit" value="提交">
    </form>
    </body>
    </html>

1.  Security 配置

package com.vinjcent.config;
    
    import org.springframework.context.annotation.Configuration;
    import org.springframework.security.config.annotation.web.builders.HttpSecurity;
    import org.springframework.security.config.annotation.web.configuration.WebSecurityConfigurerAdapter;
    
    @Configuration
    public class WebSecurityConfiguration extends WebSecurityConfigurerAdapter {
        
    
        @Override
        protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        
            http.authorizeRequests().anyRequest()
                    .authenticated()
                    .and().formLogin()
                    .and().csrf();	// 开启 csrf 跨域请求保护
        }
    }

1.  测试

*  在没有任何配置情况下，security 配置开启了 csrf 请求保护，传统的 web 开发会自动在表单中添加一个表单项 `_csrf`，如图所示

![在这里插入图片描述][ad153b9738db4333a12e9b929efbbabe.png_pic_center]

#### 10.4 前后端分离使用 CSRF ####

前后端分离时，只需要将生成 csrf 放入 Cookie 中，并在请求时获取 Cookie 中令牌信息进行提交即可

> 模拟前后端分离

在已有的前后端分离认证中，修改 Security 配置，核心代码如下

package com.vinjcent.config.security;
    
    import com.vinjcent.filter.LoginFilter;
    import com.vinjcent.handler.DivAuthenticationFailureHandler;
    import com.vinjcent.handler.DivAuthenticationSuccessHandler;
    import org.springframework.context.annotation.Bean;
    import org.springframework.context.annotation.Configuration;
    import org.springframework.security.authentication.AuthenticationManager;
    import org.springframework.security.config.annotation.authentication.builders.AuthenticationManagerBuilder;
    import org.springframework.security.config.annotation.web.builders.HttpSecurity;
    import org.springframework.security.config.annotation.web.configuration.WebSecurityConfigurerAdapter;
    import org.springframework.security.core.userdetails.User;
    import org.springframework.security.core.userdetails.UserDetailsService;
    import org.springframework.security.provisioning.InMemoryUserDetailsManager;
    import org.springframework.security.web.authentication.UsernamePasswordAuthenticationFilter;
    import org.springframework.security.web.csrf.CookieCsrfTokenRepository;
    
    @Configuration
    public class WebSecurityConfiguration extends WebSecurityConfigurerAdapter {
        
    
        // 使用内存数据源
        @Bean
        public UserDetailsService userDetailsService() {
        
            InMemoryUserDetailsManager inMemoryUserDetailsManager = new InMemoryUserDetailsManager();
            inMemoryUserDetailsManager.createUser(User.withUsername("root").password("{noop}123").roles("admin").build());
            return inMemoryUserDetailsManager;
        }
    
        // 配置认证管理者的认证数据源
        @Override
        protected void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
        
            auth.userDetailsService(userDetailsService());
        }
    
        // 暴露自定义认证数据源
        @Override
        @Bean
        public AuthenticationManager authenticationManagerBean() throws Exception {
        
            return super.authenticationManagerBean();
        }
    
        // 创建自定义的LoginFilter对象
        @Bean
        public LoginFilter loginFilter() throws Exception {
        
            
            LoginFilter loginFilter = new LoginFilter();
            loginFilter.setFilterProcessesUrl("/login");
            loginFilter.setUsernameParameter("uname");
            loginFilter.setPasswordParameter("passwd");
            loginFilter.setAuthenticationManager(authenticationManager());
            loginFilter.setAuthenticationSuccessHandler(new DivAuthenticationSuccessHandler());
            loginFilter.setAuthenticationFailureHandler(new DivAuthenticationFailureHandler());
            return loginFilter;
        }
    
        // 请求拦截配置
        @Override
        protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        
            http.authorizeRequests().anyRequest()
                    .authenticated()
                    .and()
                    .formLogin()
                    .and()
                    .csrf()
                    // .disable();
                    .csrfTokenRepository(CookieCsrfTokenRepository.withHttpOnlyFalse());    // 将令牌保存到 cookie 中,允许 cookie 前端获取
    
            // 替换原始 UsernamePasswordAuthenticationFilter 过滤器
            http.addFilterAt(loginFilter(), UsernamePasswordAuthenticationFilter.class);
        }
    }

**测试**

*  第一次登录，登陆失败，原因是需要一个 **csrf** 的 **token** 令牌

![在这里插入图片描述][b3401250106449b59adf89cfd844b863.png_pic_center]

*  同时，在 Cookie 中生成了`XSRF-TOKEN`的key-value，如下图所示

![在这里插入图片描述][d53a30d332d44f3dba403475395736ca.png_pic_center]

**解析 csrf 认证流程**

*  进行 Debug 调式

![在这里插入图片描述][6d7fd98bd28248b78fd00134597fb3bd.png_pic_center]

*  可以看到有些请求类型不需要 token

![在这里插入图片描述][c1a622f91c964c018f6f4ade6986bd98.png_pic_center]

*  需要先获取请求头，默认值为`X-XSRF-TOKEN`

![在这里插入图片描述][e8db858d01134599ae9980ef88b0eec4.png_pic_center]

*  首先会去请求头`Header`中获取，如果获取不到，就会去请求参数（`_csrf`）中获取

![在这里插入图片描述][90df0260ac09409c84d209799a2a4f74.png_pic_center]

*  最后将实际的 token 与当前的 token 进行比对

![在这里插入图片描述][db94796309c14437aeb8536a6ef1451e.png_pic_center]

*  最后发现，如果需要实现前后端分离的 csrf 功能，要么在请求参数中添加一个名为`_csrf`的参数或请求头 **header** 中携带一个`X-XSRF-TOKEN`键值对key-value

![在这里插入图片描述][1a34cd1277ee4552a96b1b61db47f2ae.png_pic_center]

*  **认证成功展示**

![在这里插入图片描述][fcbe5de9ccf1476aa3dc08933864d46c.png_pic_center]

[d62e762126754febae4003cc2499209b.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/30/977419e8066041c68a444433c40fa698.png
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[c1a622f91c964c018f6f4ade6986bd98.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/30/15b06e0997964e3aa6c91e864101b25f.png
[e8db858d01134599ae9980ef88b0eec4.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/30/cdc48b316e8b48c885ac1f400737cdee.png
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[1a34cd1277ee4552a96b1b61db47f2ae.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/30/e4c73a48a60f4846a270b16d40040572.png
[fcbe5de9ccf1476aa3dc08933864d46c.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/30/fa85ca19e13148e98ff7c68d9a9ff4a4.png