如何预防 CSRF 攻击？

桃扇骨 2022-05-27 09:22 272阅读 0赞

## 简介 ##

CSRF（Cross-site request forgery）跨站请求伪造，也被称为“One Click Attack”或者Session Riding，是一种对网站的恶意攻击。

尽管听起来像跨站脚本（XSS），但它与 XSS 非常不同。

XSS 利用的是站点内的信任用户，而 CSRF 则通过伪装成（假冒）站点内的信用用户，执行该用户不知情的操作。

与 XSS 攻击相比，CSRF 攻击往往不太流行（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。

CSRF 攻击是在受害者毫不知情的情况下，以受害者名义伪造请求发送给受攻击站点，从而在受害者并未授权的情况下执行受害者权限下的各种操作。

## CSRF 攻击的原理 ##

### CSRF 攻击的条件 ###

*  正常网站 A，存在 CSRF 漏洞；恶意网站 B，含有攻击性代码，用来对网站 A 进行攻击。
 *  正常网站 A，有两个用户：user01（受害者）和 user02（攻击者）。
 *  user02（攻击者）清楚地了解网站 A，并创建了具有攻击性的网站 B。
 *  user01（受害者）登录了网站 A 后，在自身的 session 未失效的情况下，访问了恶意网站 B。

### CSRF 攻击的过程 ###

1.  用户 user01 通过浏览器访问正常网站 A，输入用户名和密码请求登录验证。
2.  登录验证通过后，网站 A 保存 user01 的 session，并将对应的 cookie 返回给 user01 的浏览器。这样， user01 就可以在网站 A 执行自身权限下的各种请求（操作），比如取款、发表文章、发表评论等。
3.  假如， user01 还未退出网站 A，在同一浏览器中，访问了恶意网站 B。
4.  网站 B 是 user02 创建的，user02 清楚地知道网站 A 的工作模式。网站 B 通过攻击性代码访问网站 A（携带的是 user01 的 cookie），执行某些并非 user01 授意的操作。
5.  网站 A 却并不知道这个恶意请求是从网站 B 发出的，因此，就会根据 user01 在网站 A 中具备的相关权限，执行权限下的各种操作。这样，就在 user01 不知情的情况下，user02 假冒 user01，执行了具备 user01 用户身份的操作。

## CSRF 攻击实例 ##

比如，现在有一个受害者 Bob ，在网站 [http://bank.example/][http_bank.example] 中有一笔存款。

Bob 通过对银行的网站发送请求 [http://bank.example/withdraw?account=bob&amount=1000000&for=bob2][http_bank.example_withdraw_account_bob_amount_1000000_for_bob2] ，可以使 Bob 把 1000000 的存款转到 bob2 的账号下。

通常情况下，该请求发送到银行网站后，服务器会先验证该请求是否来自一个合法的 session，该 session 的用户 Bob 已经成功登陆。

黑客 Mallory 自己在该银行也有账户，他知道银行网站转账操作的 URL。

Mallory 可以自己发送一个请求给银行：[http://bank.example/withdraw?account=bob&amount=1000000&for=Mallory][http_bank.example_withdraw_account_bob_amount_1000000_for_Mallory] ， 但是这个请求来自 Mallory 而非 Bob，他不能通过安全认证，因此该请求不会起作用。

这时，Mallory 想到使用 CSRF 的攻击方式，他先自己做一个网站 B，在网站 B中放入如下代码： src=”[http://bank.example/withdraw?account=bob&amount=1000000&for=Mallory][http_bank.example_withdraw_account_bob_amount_1000000_for_Mallory] ”，并且通过广告等方式诱使 Bob 来访问他的网站。

当 Bob 访问网站 B 时，上述 url 就会从 Bob 的浏览器发向银行，并且这个请求会附带 Bob 浏览器中的 cookie 一起发向银行服务器。

当然，大多数情况下，该请求会失败，因为银行网站要求 Bob 的认证信息。

但是，如果 Bob 当时恰巧刚访问银行网站后不久，他的浏览器与银行网站之间的 session 尚未过期（比如 Bob 还未退出银行网站），而浏览器的 cookie 中含有 Bob 的认证信息，银行网站的对应 session 数据还存在。

这时，悲剧就发生了，这个 url 请求就会得到响应，钱将从 Bob 的账号转移到 Mallory 的账号，而 Bob 当时毫不知情。

等以后 Bob 发现账户钱少了，即使他去银行查询流水，他也只能发现确实有一个来自于他本人的合法请求转移了资金，没有任何被攻击的痕迹。

在这个示例中，银行网站却错误地认为，这个转账操作是 Bob 执行的。

## CSRF 攻击的对象 ##

在讨论如何抵御 CSRF 之前，先要明确 CSRF 攻击的对象，也就是我们要保护的对象。

从以上的例子可知，CSRF 攻击是黑客借助受害者的 cookie 骗取服务器的信任。黑客所能做的就是给服务器发送伪造请求，改变请求的参数。

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。

## CSRF 漏洞检测 ##

检测 CSRF 漏洞是一项比较繁琐的工作，最简单的方法就是抓取一个正常请求的数据包，去掉 Referer 字段后再重新提交，如果该提交还有效，那么基本上可以确定存在CSRF漏洞。

随着对 CSRF 漏洞研究的不断深入，涌现出了一些专门针对 CSRF 漏洞进行检测的工具，如 CSRFTester、CSRF Request Builder 等。

以 CSRFTester 工具为例，测试原理如下：

使用 CSRFTester 进行测试时，首先需要抓取我们在浏览器中访问过的所有链接以及所有的表单等信息，然后通过在 CSRFTester 中修改相应的表单等信息，重新提交，这相当于一次伪造客户端请求。

如果修改后的测试请求成功，则说明存在 CSRF 漏洞，当然此款工具也可以被用来进行 CSRF 攻击。

## 防御 CSRF 的几种策略 ##

目前防御 CSRF 攻击主要有三种策略：

*  验证 HTTP Referer 字段
 *  在请求地址中添加 token 并验证
 *  在 HTTP 头中自定义属性并验证

### 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。

比如，访问 [http://bank.example/withdraw?account=bob&amount=1000000&for=Mallory][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 的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网站时，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。

这种方法的好处就是简单易行，只需要在最后给所有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。

#### 缺陷 ####

首先，Referer 的值是由浏览器提供的，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。

验证 Referer 的值，就是把安全性都依赖于浏览器来保障，这样并不安全。

对于某些浏览器，已经有一些方法可以篡改 Referer 的值。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。

其次，即便黑客无法篡改 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隐私，便会设置浏览器使其在发送请求时不再提供 Referer。那么，服务器端的 Referer 验证也就没有意义了。

### 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 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。

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][http_url_csrftoken_tokenvalue] 。

而对于 POST 请求，要在 form 表单加上：

该方法也有一个缺点是难以保证 token 本身的安全。

因为即使是 POST 请求的 token，黑客的网站也同样可以通过 Referer 的值来得到这个 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。

如果想保证 token 本身的安全，可以考虑使用动态 token，也就是每次请求都使用不同的动态 token。

### 在 HTTP 头中自定义属性并验证 ###

这种方法也是使用 token 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 对象，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。

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 对页面局部的异步刷新。

并非所有的请求都适合用 Ajax 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，影响前进、后退、刷新、收藏等操作，给用户带来了不便。

另外，对于没有进行 CSRF 防护的旧系统来说，如果采用这种方法来进行防护，需要把所有请求都改为 XMLHttpRequest 请求，这样几乎是要重写整个网站，工作量无疑是巨大的。

[http_bank.example]: http://bank.example/
[http_bank.example_withdraw_account_bob_amount_1000000_for_bob2]: http://bank.example/withdraw?account=bob&amount=1000000&for=bob2
[http_bank.example_withdraw_account_bob_amount_1000000_for_Mallory]: http://bank.example/withdraw?account=bob&amount=1000000&for=Mallory
[http_url_csrftoken_tokenvalue]: http://url/?csrftoken=tokenvalue