你確信 X-Forwarded-For 拿到的就是用戶真實 IP 嗎？

2020 年 5 月 29 日
筆記
http, 網路協議

`X-Forwarded-For` 拿到的就是真實 IP 嗎？

1.故事

在這個小節開始前，我先講一個開發中的小故事，可以加深一下大家對這個欄位的理解。

前段時間要做一個和風控相關的需求，需要拿到用戶的 IP，開發後灰度了一小部分用戶，測試發現後台日誌里灰度的用戶 IP 全是異常的，哪有這麼巧的事情。隨後測試發過來幾個異常 IP：

10.148.2.122
10.135.2.38
10.149.12.33
...

一看 IP 特徵我就明白了，這幾個 IP 都是 10 開頭的，屬於 A 類 IP 的私有 IP 範圍（10.0.0.0-10.255.255.255），後端拿到的肯定是代理伺服器的 IP，而不是用戶的真實 IP。

2.原理

現在有些規模的網站基本都不是單點 Server 了，為了應對更高的流量和更靈活的架構，應用服務一般都是隱藏在代理伺服器之後的，比如說 Nginx。

加入接入層後，我們就能比較容易的實現多台伺服器的負載均衡和服務升級，當然還有其他的好處，比如說更好的內容快取和安全防護，不過這些不是本文的重點就不展開了。

網站加入代理伺服器後，除了上面的幾個優點，同時引入了一些新的問題。比如說之前的單點 Server，伺服器是可以直接拿到用戶的 IP 的，加入代理層後，如上圖所示，（應用）原始伺服器拿到的是代理伺服器的 IP，我前面講的故事的問題就出在這裡。

Web 開發這麼成熟的領域，肯定是有現成的解決辦法的，那就是 X-Forwarded-For 請求頭。

X-Forwarded-For 是一個事實標準，雖然沒有寫入 HTTP RFC 規範里，從普及程度上看其實可以算 HTTP 規範了。

這個標準是這樣定義的，每次代理伺服器轉發請求到下一個伺服器時，要把代理伺服器的 IP 寫入 X-Forwarded-For 中，這樣在最末端的應用服務收到請求時，就會得到一個 IP 列表：

X-Forwarded-For: client, proxy1, proxy2

因為 IP 是一個一個依次 push 進去的，那麼第一個 IP 就是用戶的真實 IP，取來用就好了。

但是，事實有這麼簡單嗎？

3.攻擊

從安全的角度上考慮，整個系統最不安全的就是人，用戶端都是最好攻破最好偽造的。有些用戶就開始鑽協議的漏洞：X-Forwarded-For 是代理伺服器添加的，如果我一開始請求的 Header 頭裡就加了 X-Forwarded-For ，不就騙過伺服器了嗎？

1. 首先從客戶端發出請求，帶有 X-Forwarded-For 請求頭，裡面寫一個偽造的 IP：

X-Forwarded-For: fakeIP

2. 服務端第一層代理服務收到請求，發現已經有 X-Forwarded-For，誤把這個請求當成代理伺服器，於是向這個欄位追加了客戶端的真實 IP：

X-Forwarded-For: fakeIP, client

3. 經過幾層代理後，最終的伺服器拿到的 Header 是這樣的：

X-Forwarded-For: fakeIP, client, proxy1, proxy2

要是按照取 X-Forwarded-For 第一個 IP 的思路，你就著了攻擊者的道了，你拿到的是 fakeIP，而不是 client IP。

4.破招

服務端如何破招？上面三個步驟：

第一步是客戶端造假，伺服器無法介入
第二步是代理伺服器，可控，可防範
第三步是應用伺服器，可控，可防範

第二步的破解我拿 Nginx 伺服器舉例。

我們在最外層的 Nginx 上，對 X-Forwarded-For 的配置如下：

proxy_set_header X-Forwarded-For $remote_addr;

什麼意思呢？就是最外層代理伺服器不信任客戶端的 X-Forwarded-For 輸入，直接覆蓋，而不是追加。

非最外層的 Nginx 伺服器，我們配置：

proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;

$proxy_add_x_forwarded_for 就是追加 IP 的意思。通過這招，就可以破解用戶端的偽造辦法。

第三步的破解思路也很容易，正常思路我們是取X-Forwarded-For 最左側的 IP，這次我們反其道而行之，從右邊數，減去代理伺服器的數目，那麼剩下的 IP 里，最右邊的就是真實 IP。

X-Forwarded-For: fakeIP, client, proxy1, proxy2

比如說我們已知代理服務有兩層，從右向左數，把 proxy1 和 proxy2 去掉，剩下的 IP 列表最右邊的就是真實 IP。

相關思路和程式碼實現可參考 Egg.js 前置代理模式。

5.一句話總結總結

通過 X-Forwarded-For 獲取用戶真實 IP 時，最好不要取第一個 IP，以防止用戶偽造 IP。

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