前端安全--CSRF攻防

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了前端安全--CSRF攻防相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

CSRF

流程

CSRF攻击有着如下的流程：

几种常见的攻击类型

  • GET类型的CSRF

GET类型的CSRF只需要一个HTTP请求

 <img src="http://bank.example/withdraw?amount=10000&for=hacker" >

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：

 <form action="http://bank.example/withdraw" method=POST>
    <input type="hidden" name="account" value="xiaoming" />
    <input type="hidden" name="amount" value="10000" />
    <input type="hidden" name="for" value="hacker" />
</form>
<script> document.forms[0].submit(); </script>

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。

  • 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：

  <a href="http://test.com/csrf/withdraw.php?amount=1000&for=hacker" taget="_blank">
  重磅消息！！
  <a/>

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。

防护策略

上文中讲了CSRF的两个特点：

  • CSRF（通常）发生在第三方域名。
  • CSRF攻击者不能获取到Cookie等信息，只是使用。

针对这两点，我们可以专门制定防护策略，如下：

  • 阻止不明外域的访问
    • 同源检测
    • Samesite Cookie
  • 提交时要求附加本域才能获取的信息
    • CSRF Token
    • 双重Cookie验证

同源检测

既然CSRF大多来自第三方网站，那么我们就直接禁止外域（或者不受信任的域名）对我们发起请求。

在HTTP协议中，每一个异步请求都会携带两个Header，用于标记来源域名：

  • Origin Header
  • Referer Header

这两个Header在浏览器发起请求时，大多数情况会自动带上，并且不能由前端自定义内容。 服务器可以通过解析这两个Header中的域名，确定请求的来源域。

使用Origin Header确定来源域名

在部分与CSRF有关的请求中，请求的Header中会携带Origin字段。字段内包含请求的域名（不包含path及query）。

如果Origin存在，那么直接使用Origin中的字段确认来源域名就可以。

但是Origin在以下两种情况下并不存在：

  • IE11同源策略： IE 11 不会在跨站CORS请求上添加Origin标头，Referer头将仍然是唯一的标识。最根本原因是因为IE 11对同源的定义和其他浏览器有不同，有两个主要的区别，可以参考MDN Same-origin_policy#IE_Exceptions
  • 302重定向： 在302重定向之后Origin不包含在重定向的请求中，因为Origin可能会被认为是其他来源的敏感信息。对于302重定向的情况来说都是定向到新的服务器上的URL，因此浏览器不想将Origin泄漏到新的服务器上。
使用Referer Header确定来源域名

根据HTTP协议，在HTTP头中有一个字段叫Referer，记录了该HTTP请求的来源地址。 对于Ajax请求，图片和script等资源请求，Referer为发起请求的页面地址。对于页面跳转，Referer为打开页面历史记录的前一个页面地址。因此我们使用Referer中链接的Origin部分可以得知请求的来源域名。

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，这样并不是很安全。在部分情况下，攻击者可以隐藏，甚至修改自己请求的Referer。

攻击者可以在自己的请求中隐藏Referer。如果攻击者将自己的请求这样填写：

 <img src="http://bank.example/withdraw?amount=10000&for=hacker" referrerpolicy="no-referrer">

那么这个请求发起的攻击将不携带Referer。

另外在以下情况下Referer没有或者不可信：

1.IE6、7下使用window.location.href=url进行界面的跳转，会丢失Referer。

2.IE6、7下使用window.open，也会缺失Referer。

3.HTTPS页面跳转到HTTP页面，所有浏览器Referer都丢失。

4.点击Flash上到达另外一个网站的时候，Referer的情况就比较杂乱，不太可信。

无法确认来源域名情况

当Origin和Referer头文件不存在时该怎么办？如果Origin和Referer都不存在，建议直接进行阻止，特别是如果您没有使用随机CSRF Token（参考下方）作为第二次检查。

如何阻止外域请求

通过Header的验证，我们可以知道发起请求的来源域名，这些来源域名可能是网站本域，或者子域名，或者有授权的第三方域名，又或者来自不可信的未知域名。

我们已经知道了请求域名是否是来自不可信的域名，我们直接阻止掉这些的请求，就能防御CSRF攻击了吗？

且慢！当一个请求是页面请求（比如网站的主页），而来源是搜索引擎的链接（例如百度的搜索结果），也会被当成疑似CSRF攻击。所以在判断的时候需要过滤掉页面请求情况，通常Header符合以下情况：

Accept: text/html
Method: GET

但相应的，页面请求就暴露在了CSRF的攻击范围之中。如果你的网站中，在页面的GET请求中对当前用户做了什么操作的话，防范就失效了。

例如，下面的页面请求：

GET https://example.com/addComment?comment=XXX&dest=orderId

注：这种严格来说并不一定存在CSRF攻击的风险，但仍然有很多网站经常把主文档GET请求挂上参数来实现产品功能，但是这样做对于自身来说是存在安全风险的。

另外，前面说过，CSRF大多数情况下来自第三方域名，但并不能排除本域发起。如果攻击者有权限在本域发布评论（含链接、图片等，统称UGC），那么它可以直接在本域发起攻击，这种情况下同源策略无法达到防护的作用。

综上所述：同源验证是一个相对简单的防范方法，能够防范绝大多数的CSRF攻击。但这并不是万无一失的，对于安全性要求较高，或者有较多用户输入内容的网站，我们就要对关键的接口做额外的防护措施。

CSRF Token

前面讲到CSRF的另一个特征是，攻击者无法直接窃取到用户的信息（Cookie，Header，网站内容等），仅仅是冒用Cookie中的信息。

而CSRF攻击之所以能够成功，是因为服务器误把攻击者发送的请求当成了用户自己的请求。那么我们可以要求所有的用户请求都携带一个CSRF攻击者无法获取到的Token。服务器通过校验请求是否携带正确的Token，来把正常的请求和攻击的请求区分开，也可以防范CSRF的攻击。

原理

CSRF Token的防护策略分为三个步骤：

1.将CSRF Token输出到页面中

首先，用户打开页面的时候，服务器需要给这个用户生成一个Token，该Token通过加密算法对数据进行加密，一般Token都包括随机字符串和时间戳的组合，显然在提交时Token不能再放在Cookie中了，否则又会被攻击者冒用。因此，为了安全起见Token最好还是存在服务器的Session中，之后在每次页面加载时，使用JS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。

2.页面提交的请求携带这个Token

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。

Samesite Cookie属性

防止CSRF攻击的办法已经有上面的预防措施。为了从源头上解决这个问题，Google起草了一份草案来改进HTTP协议，那就是为Set-Cookie响应头新增Samesite属性，它用来标明这个 Cookie是个“同站 Cookie”，同站Cookie只能作为第一方Cookie，不能作为第三方Cookie，Samesite 有两个属性值，分别是 Strict 和 Lax，下面分别讲解：

Samesite=Strict

这种称为严格模式，表明这个 Cookie 在任何情况下都不可能作为第三方 Cookie，绝无例外。比如说 b.com 设置了如下 Cookie：

Set-Cookie: foo=1; Samesite=Strict
Set-Cookie: bar=2; Samesite=Lax
Set-Cookie: baz=3

我们在 a.com 下发起对 b.com 的任意请求，foo 这个 Cookie 都不会被包含在 Cookie 请求头中，但 bar 会。举个实际的例子就是，假如淘宝网站用来识别用户登录与否的 Cookie 被设置成了 Samesite=Strict，那么用户从百度搜索页面甚至天猫页面的链接点击进入淘宝后，淘宝都不会是登录状态，因为淘宝的服务器不会接受到那个 Cookie，其它网站发起的对淘宝的任意请求都不会带上那个 Cookie。

Samesite=Lax

这种称为宽松模式，比 Strict 放宽了点限制：假如这个请求是这种请求（改变了当前页面或者打开了新页面）且同时是个GET请求，则这个Cookie可以作为第三方Cookie。比如说 b.com设置了如下Cookie：

Set-Cookie: foo=1; Samesite=Strict
Set-Cookie: bar=2; Samesite=Lax
Set-Cookie: baz=3

当用户从 a.com 点击链接进入 b.com 时，foo 这个 Cookie 不会被包含在 Cookie 请求头中，但 bar 和 baz 会，也就是说用户在不同网站之间通过链接跳转是不受影响了。但假如这个请求是从 a.com 发起的对 b.com 的异步请求，或者页面跳转是通过表单的 post 提交触发的，则bar也不会发送。h

我们应该如何使用SamesiteCookie

如果SamesiteCookie被设置为Strict，浏览器在任何跨域请求中都不会携带Cookie，新标签重新打开也不携带，所以说CSRF攻击基本没有机会。

但是跳转子域名或者是新标签重新打开刚登陆的网站，之前的Cookie都不会存在。尤其是有登录的网站，那么我们新打开一个标签进入，或者跳转到子域名的网站，都需要重新登录。对于用户来讲，可能体验不会很好。

如果SamesiteCookie被设置为Lax，那么其他网站通过页面跳转过来的时候可以使用Cookie，可以保障外域连接打开页面时用户的登录状态。但相应的，其安全性也比较低。

另外一个问题是Samesite的兼容性不是很好，现阶段除了从新版Chrome和Firefox支持以外，Safari以及iOS Safari都还不支持，现阶段看来暂时还不能普及。

而且，SamesiteCookie目前有一个致命的缺陷：不支持子域。例如，种在topic.a.com下的Cookie，并不能使用a.com下种植的SamesiteCookie。这就导致了当我们网站有多个子域名时，不能使用SamesiteCookie在主域名存储用户登录信息。每个子域名都需要用户重新登录一次。

总之，SamesiteCookie是一个可能替代同源验证的方案，但目前还并不成熟，其应用场景有待观望。
总结
简单总结一下上文的防护策略：

CSRF自动防御策略：同源检测（Origin 和 Referer 验证）。

CSRF主动防御措施：Token验证 或者 双重Cookie验证 以及配合Samesite Cookie。

保证页面的幂等性，后端接口不要在GET页面中做用户操作。

参考

前端安全系列之二：如何防止CSRF攻击？

以上是关于前端安全--CSRF攻防的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

CSRF 详解与攻防实战 （前端黑客）

网络安全漏洞系列-CSRF漏洞攻防

Web安全Day3 - CSRF实战攻防

安全系列之CSRF攻防初探篇

常见(XSS|CSRF)六大Web安全攻防解析

20145306 网路攻防 web安全基础实践