跨站伪造请求（CSRF）的理解和总结

背景

随着互联网的高速发展，信息安全问题已经成为企业最为关注的焦点之一，而前端又是引发企业安全问题的高危据点。在移动互联网时代，前端人员除了传统的 XSS、CSRF 等安全问题之外，又时常遭遇网络劫持、非法调用 Hybrid API 等新型安全问题。当然，浏览器自身也在不断在进化和发展，不断引入 CSP、Same-Site Cookies 等新技术来增强安全性，但是仍存在很多潜在的威胁，这需要前端技术人员不断进行“查漏补缺”。

最近在解决网站CSRF安全服务漏洞，看了好多文档，有一下理解和总结：

CSRF攻击是什么

CSRF是跨站请求伪造的缩写，也被称为XSRF， 是一种挟制用户在当前已登录的Web应用程序上执行非本意的操作的攻击方法。
跟跨网站脚本（XSS）相比，XSS利用的是用户对指定网站的信任，CSRF利用的是网站对用户网页浏览器的信任。
因为CSRF攻击利用的是冲着浏览器分不清发起请求是不是真正的用户本人。，也就是说，简单的身份验证只能保证请求发自某个用户的浏览器，却不能保证请求本身是用户自愿发出的。

一个典型的CSRF攻击有着如下的流程：

• 受害者登录a.com，并保留了登录凭证（Cookie）。
• 攻击者引诱受害者访问了b.com。
• b.com 向 a.com 发送了一个请求：a.com/act=xx。浏览器会默认携带a.com的Cookie。
• a.com接收到请求后，对请求进行验证，并确认是受害者的凭证，误以为是受害者自己发送的请求。
• a.com以受害者的名义执行了act=xx。
• 攻击完成，攻击者在受害者不知情的情况下，冒充受害者，让a.com执行了自己定义的操作

接下来有请小明出场~~

小明的悲惨遭遇

这一天，小明同学百无聊赖地刷着Gmail邮件。大部分都是没营养的通知、验证码、聊天记录之类。但有一封邮件引起了小明的注意：

甩卖比特币，一个只要998！！

聪明的小明当然知道这种肯定是骗子，但还是抱着好奇的态度点了进去（请勿模仿）。果然，这只是一个什么都没有的空白页面，小明失望的关闭了页面。一切似乎什么都没有发生......

在这平静的外表之下，黑客的攻击已然得手。小明的Gmail中，被偷偷设置了一个过滤规则，这个规则使得所有的邮件都会被自动转发到[email protected]。小明还在继续刷着邮件，殊不知他的邮件正在一封封地，如脱缰的野马一般地，持续不断地向着黑客的邮箱转发而去。

不久之后的一天，小明发现自己的域名已经被转让了。懵懂的小明以为是域名到期自己忘了续费，直到有一天，对方开出了 $650 的赎回价码，小明才开始觉得不太对劲。

小明仔细查了下域名的转让，对方是拥有自己的验证码的，而域名的验证码只存在于自己的邮箱里面。小明回想起那天奇怪的链接，打开后重新查看了“空白页”的源码：

 
     
     
    .....
     
     
 

这个页面只要打开，就会向Gmail发送一个post请求。请求中，执行了“Create Filter”命令，将所有的邮件，转发到“[email protected]”。

小明由于刚刚就登陆了Gmail，所以这个请求发送时，携带着小明的登录凭证（Cookie），Gmail的后台接收到请求，验证了确实有小明的登录凭证，于是成功给小明配置了过滤器。

黑客可以查看小明的所有邮件，包括邮件里的域名验证码等隐私信息。拿到验证码之后，黑客就可以要求域名服务商把域名重置给自己。

小明很快打开Gmail，找到了那条过滤器，将其删除。然而，已经泄露的邮件，已经被转让的域名，再也无法挽回了......

以上就是小明的悲惨遭遇。而“点开一个黑客的链接，所有邮件都被窃取”这种事情并不是杜撰的，此事件原型是2007年Gmail的CSRF漏洞：

https://www.davidairey.com/google-Gmail-security-hijack/

当然，目前此漏洞已被Gmail修复，请使用Gmail的同学不要慌张。

几种常见的攻击类型

• GET类型的CSRF

GET类型的CSRF利用非常简单，只需要一个HTTP请求，一般会这样利用：

在受害者访问含有这个img的页面后，浏览器会自动向http://bank.example/withdraw?account=xiaoming&amount=10000&for=hacker发出一次HTTP请求。bank.example就会收到包含受害者登录信息的一次跨域请求。

• POST类型的CSRF

这种类型的CSRF利用起来通常使用的是一个自动提交的表单，如：

访问该页面后，表单会自动提交，相当于模拟用户完成了一次POST操作。

POST类型的攻击通常比GET要求更加严格一点，但仍并不复杂。任何个人网站、博客，被黑客上传页面的网站都有可能是发起攻击的来源，后端接口不能将安全寄托在仅允许POST上面。

• 链接类型的CSRF

链接类型的CSRF并不常见，比起其他两种用户打开页面就中招的情况，这种需要用户点击链接才会触发。这种类型通常是在论坛中发布的图片中嵌入恶意链接，或者以广告的形式诱导用户中招，攻击者通常会以比较夸张的词语诱骗用户点击，例如：

  
  重磅消息！！
  

由于之前用户登录了信任的网站A，并且保存登录状态，只要用户主动访问上面的这个PHP页面，则表示攻击成功。

CSRF的特点

• 攻击一般发起在第三方网站，而不是被攻击的网站。被攻击的网站无法防止攻击发生。
• 攻击利用受害者在被攻击网站的登录凭证，冒充受害者提交操作；而不是直接窃取数据。
• 整个过程攻击者并不能获取到受害者的登录凭证，仅仅是“冒用”。
• 跨站请求可以用各种方式：图片URL、超链接、CORS、Form提交等等。部分请求方式可以直接嵌入在第三方论坛、文章中，难以进行追踪。

CSRF通常是跨域的，因为外域通常更容易被攻击者掌控。但是如果本域下有容易被利用的功能，比如可以发图和链接的论坛和评论区，攻击可以直接在本域下进行，而且这种攻击更加危险。

CSRF攻击基本原理

最简单的CSRF攻击

1. 用户Alice登录和访问某银行网站A，保留cookie。
2. Alice被某些信息诱导访问危险网站B。
3. 危险网站B上有一个标签：
4. 这个标签的src不指向一张图片，而是一个http请求，这个请求向银行要求将Alice的1000元转给Badman，由于Alice的浏览器上有cookie，这样浏览器发出的这个请求就能得到响应执行。
5. 这样Alice的钱就被偷了。

进阶攻击

危险网站可以伪造一个表单并隐藏，并在自己网站的onload事件中，触发这个表单的提交事件，就可以改GET攻击为POST攻击

CSRF攻击的对象与防范思路

我们要防范它，先要知道它的目标，然后设法保护这些目标。
我们要明白，仅仅靠发起CSRF攻击的话，黑客只能借助受害者的cookie骗取服务器的信任，但是黑客并不能凭借拿到cookie，也看不到 cookie的内容。另外，对于服务器返回的结果，由于浏览器同源策略的限制，黑客也无法进行解析。
这就告诉我们，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。
而保护的关键，是 在请求中放入黑客所不能伪造的信息

 

防范手段

最基本的手段：涉及敏感操作的请求改为POST请求

这个方法的确可以防范一些CSRF攻击，但是对于进阶攻击就无能为力了——POST请求一样可以伪造。
所以这个方法不够安全。只能提高攻击的门槛。

一般手段

用户操作限制——验证码机制

方法：添加验证码来识别是不是用户主动去发起这个请求，由于一定强度的验证码机器无法识别，因此危险网站不能伪造一个完整的请求。
优点：简单粗暴，低成本，可靠，能防范99.99%的攻击者。
缺点：对用户不友好。

请求来源限制——验证 HTTP Referer 字段

方法：在HTTP请求头中有一个字段叫Referer，它记录了请求的来源地址。 服务器需要做的是验证这个来源地址是否合法，如果是来自一些不受信任的网站，则拒绝响应。
优点：零成本，简单易实现。
缺点：由于这个方法严重依赖浏览器自身，因此安全性全看浏览器。

1. 兼容性不好：每个浏览器对于Referer的具体实现可能有差别。
2. 并不一定可靠：在一些古老的垃圾浏览器中，Referer可以被篡改。
3. 对用户不友好：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。因此有些用户可能会开启浏览器防止跟踪功能，不提供Referer，从而导致正常用户请求被拒绝。

 

额外验证机制——token的使用

方法：使用token来代替验证码验证。由于黑客并不能拿到和看到cookie里的内容，所以无法伪造一个完整的请求。基本思路如下：

1. 服务器随机产生token（比如把cookie hash化生成），存在session中，放在cookie中或者以ajax的形式交给前端。
2. 前端发请求的时候，解析cookie中的token，放到请求url里或者请求头中。
3. 服务器验证token，由于黑客无法得到或者伪造token，所以能防范csrf

更进一步的加强手段（不需要session）：

1. 服务器随机产生token，然后以token为密钥散列生成一段密文
2. 把token和密文都随cookie交给前端
3. 前端发起请求时把密文和token都交给后端
4. 后端对token和密文进行正向散列验证，看token能不能生成同样的密文
5. 这样即使黑客拿到了token 也无法拿到密文。

优点：

1. 安全性：极大地提高了破解成本（当然还是有办法破解），但是99%的攻击者看到散列的时候就已经望而生畏了。
2. 易用性：非常容易实现。
3. 友好性：对用户来说十分友好。

缺点：

1. 性能担忧：需要hash计算，增加性能上的成本
2. cookie臃肿：更加依赖网络的情况
3. 并不绝对安全：
   1. 一些论坛之类支持用户自己发表内容，由于系统也会在这个地址后面加上token，这样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。（进一步加强法可以防范，或者验证链接是否是链到自己本站，是的就在后面添加 token，如果是通向外网则不加
   2. 其他攻击方式如XSS攻击能拿到cookie和token，当然这不在本文的讨论范围之内。

4.对于POST请求，难以将token附在请求中。（可以通过框架和库解决）

 

曲线救国——在HTTP头中自定义属性并验证

方法：这种方法也是使用token并进行验证，和上一种方法不同的是把它放到HTTP头中自定义的属性里。

优点：

1. 这样解决了上种方法在请求中加入 token 的不便
2. 通过 XMLHttpRequest 请求的地址不会被记录到浏览器的地址栏，安全性较高

缺点：

1. 局限性非常大：XMLHttpRequest请求通常用于Ajax，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，造成不便。
2. 对于旧网站，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。

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总结

因为CSRF攻击利用的是冲着浏览器分不清发起请求是不是真正的用户本人，所以防范的关键在于在请求中放入黑客所不能伪造的信息。从而防止黑客伪造一个完整的请求欺骗服务器。

详细解决请参考链接:https://my.oschina.net/meituantech/blog/2243958