【網路安全】CSRF攻擊詳解

2019 年 10 月 17 日
筆記

什麼是CSRF攻擊
CSRF攻擊的流程
常見的CSRF攻擊類型
CSRF漏洞測試
預防CSRF攻擊
參考

什麼是CSRF攻擊

CSRF（Cross-Site Request Forgery）的全稱是「跨站請求偽造」，也被稱為「One Click Attack」或者「Session Riding」，通常縮寫為CSRF或者XSRF。CSRF的中文名稱儘管聽起來像跨站腳本攻擊（XSS），但它與XSS非常不同，並且攻擊方式幾乎相左。XSS利用站點內的信任用戶，而CSRF則通過偽裝來自受信任用戶的請求來攻擊受信任的網站。與XSS攻擊相比，CSRF攻擊往往不大流行（因此對其進行防範的資源也相當稀少）和難以防範，所以被認為比XSS更具危險性。

我們可以這麼理解CSRF攻擊：攻擊者首先盜用了你的身份，然後以你的名義進行某些非法操作。CSRF能夠使用你的賬戶發送郵件，獲取你的敏感資訊，甚至盜走你的賬戶購買商品等。CSRF攻擊其實是利用了web中用戶身份認證驗證的一個漏洞：簡單的身份驗證僅僅能保證請求發自某個用戶的瀏覽器，卻不能保證請求本身是用戶自願發出的。

CSRF攻擊的流程

CSRF攻擊攻擊原理及過程如下：

用戶C打開瀏覽器，訪問受信任網站A，輸入用戶名和密碼請求登錄網站A；
在用戶資訊通過驗證後，網站A產生Cookie資訊並返回給瀏覽器，此時用戶登錄網站A成功，可以正常發送請求到網站A；
用戶未退出網站A之前，在同一瀏覽器中，打開一個TAB頁訪問網站B；
網站B接收到用戶請求後，返回一些攻擊性程式碼，並發出一個請求要求訪問第三方站點A；
瀏覽器在接收到這些攻擊性程式碼後，根據網站B的請求，在用戶不知情的情況下攜帶Cookie資訊，向網站A發出請求。網站A並不知道該請求其實是由B發起的，所以會根據用戶C的Cookie資訊以C的許可權處理該請求，導致來自網站B的惡意程式碼被執行。

從上面的流程可以看出，想要達成CSRF攻擊，必須達到兩個基本條件：

登錄受信任站點A，並在本地生成Cookie。
在不登出A的情況下，訪問危急站點B。

常見的CSRF攻擊類型

GET類型的CSRF
僅僅須要一個HTTP請求。就能夠構造一次簡單的CSRF。
樣例：

銀行站點A：它以GET請求來完畢銀行轉賬的操作，如：http://www.mybank.com/Transfer.php?toBankId=11&money=1000   危急站點B：它裡面有一段HTML的程式碼例如以下：

<img src=http://www.mybank.com/Transfer.php?toBankId=11&money=1000>

首先,你登錄了銀行站點A,然後訪問危急站點B,這時你會發現你的銀行賬戶少了1000塊。為什麼會這樣呢？原因是銀行站點A違反了HTTP規範，使用GET請求更新資源。在訪問危急站點B的之前，你已經登錄了銀行站點A，而B中的一個合法的請求，但這裡被不法分子利用了）。所以你的瀏覽器會帶上你的銀行站點A的Cookie發出Get請求，去獲取資源以GET的方式請求第三方資源（這裡的第三方就是指銀行站點了，原本這是http://www.mybank.com/Transfer.php?toBankId=11&money=1000 ，結果銀行站點伺服器收到請求後，覺得這是一個更新資源操作（轉賬操作），所以就立馬進行轉賬操作。

POST類型的CSRF
這種類型的CSRF危害沒有GET型的大，利用起來通常使用的是一個自動提交的表單，如：

<form action=http://wooyun.org/csrf.php method=POST>      <input type="text" name="xx" value="11" />  </form>  <script> document.forms[0].submit(); </script>

訪問該頁面後，表單會自動提交，相當於模擬用戶完成了一次POST操作。

CSRF漏洞測試

檢測CSRF漏洞是一項比較繁瑣的工作，最簡單的方法就是抓取一個正常請求的數據包，去掉Referer欄位後再重新提交，如果該提交還有效，那麼基本上可以確定存在CSRF漏洞。

隨著對CSRF漏洞研究的不斷深入，不斷湧現出一些專門針對CSRF漏洞進行檢測的工具，如CSRFTester，CSRF Request Builder等。以CSRFTester工具為例，CSRF漏洞檢測工具的測試原理如下：使用CSRFTester進行測試時，首先需要抓取我們在瀏覽器中訪問過的所有鏈接以及所有的表單等資訊，然後通過在CSRFTester中修改相應的表單等資訊，重新提交，這相當於一次偽造客戶端請求。如果修改後的測試請求成功被網站伺服器接受，則說明存在CSRF漏洞，當然此款工具也可以被用來進行CSRF攻擊。

預防CSRF攻擊

1. 驗證HTTP Referer欄位
根據 HTTP 協議，在 HTTP 頭中有一個欄位叫 Referer，它記錄了該 HTTP 請求的來源地址。在通常情況下，訪問一個安全受限頁面的請求來自於同一個網站，比如需要訪問 http://bank.example/withdraw?account=bob&amount=1000000&for=Mallory，用戶必須先登陸 bank.example，然後通過點擊頁面上的按鈕來觸發轉賬事件。這時，該轉帳請求的 Referer 值就會是轉賬按鈕所在的頁面的 URL，通常是以 bank.example 域名開頭的地址。而如果黑客要對銀行網站實施 CSRF 攻擊，他只能在他自己的網站構造請求，當用戶通過黑客的網站發送請求到銀行時，該請求的 Referer 是指向黑客自己的網站。因此，要防禦 CSRF 攻擊，銀行網站只需要對於每一個轉賬請求驗證其 Referer 值，如果是以 bank.example 開頭的域名，則說明該請求是來自銀行網站自己的請求，是合法的。如果 Referer 是其他網站的話，則有可能是黑客的 CSRF 攻擊，拒絕該請求。

這種方法的顯而易見的好處就是簡單易行，網站的普通開發人員不需要操心 CSRF 的漏洞，只需要在最後給所有安全敏感的請求統一增加一個攔截器來檢查 Referer 的值就可以。特別是對於當前現有的系統，不需要改變當前系統的任何已有程式碼和邏輯，沒有風險，非常便捷。

然而，這種方法並非萬無一失。Referer 的值是由瀏覽器提供的，雖然 HTTP 協議上有明確的要求，但是每個瀏覽器對於 Referer 的具體實現可能有差別，並不能保證瀏覽器自身沒有安全漏洞。使用驗證 Referer 值的方法，就是把安全性都依賴於第三方（即瀏覽器）來保障，從理論上來講，這樣並不安全。事實上，對於某些瀏覽器，比如 IE6 或 FF2，目前已經有一些方法可以篡改 Referer 值。如果 bank.example 網站支援 IE6 瀏覽器，黑客完全可以把用戶瀏覽器的 Referer 值設為以 bank.example 域名開頭的地址，這樣就可以通過驗證，從而進行 CSRF 攻擊。

即便是使用最新的瀏覽器，黑客無法篡改 Referer 值，這種方法仍然有問題。因為 Referer 值會記錄下用戶的訪問來源，有些用戶認為這樣會侵犯到他們自己的隱私權，特別是有些組織擔心 Referer 值會把組織內網中的某些資訊泄露到外網中。因此，用戶自己可以設置瀏覽器使其在發送請求時不再提供 Referer。當他們正常訪問銀行網站時，網站會因為請求沒有 Referer 值而認為是 CSRF 攻擊，拒絕合法用戶的訪問。

驗證Referer方式總結

優點：使用方便，開發簡單，一定程度上能預防CSRF攻擊；
缺點：這種機制完全依託於瀏覽器，Referer欄位容易被故意篡改，或者被禁用。

2. 請求中添加token並驗證
token就是服務端返回給客戶端類似sessionid那樣一長串的類值（長是為了防暴力猜解）。csrf依賴於瀏覽器該問鏈接時自動對應網站的cookie帶上，token不放cookie（一般form表單加個hidden屬性的input標籤來存放）csrf就沒法獲取token，這樣我們就可以通過檢測發送過來的數據包中是否有正確的token值來決定是否響應請求。

在講清token防禦的原理後，我們再來講token的設計，因為token方式給人的感覺很複雜令人望而生畏。

我們首先明確一個問題，就是能夠防止csrf攻擊的token，並不需要每次請求都不一樣，在用戶登錄後到退出前的這整個過程中的所有請求token完全可以是一樣。因為（在基於沒有其他漏洞會泄漏本次會話的token的設想下）黑客是無法獲取用戶的tokne，所以又何必每個請求都要生成一個新的token呢。（token每次請求都要不一樣的想法是受防重放攻擊的影響）只考濾防csrf不考濾防重放的情況下，token設計就簡單多了。

使用sessionid作為token設計：在csrf中cookie是瀏覽器自己帶上的，本質而言用戶的sessionid並未丟失（也就是攻擊者並不能知道sessionid是多少），基於此我們完全可以不用另傳一個值只需直接將sessionid作為token即可（或者也可以做些運算比如取sessionid的某些值做個md5來做為token，意思都差不多）。判斷程式碼類似 if session["id"] == $_POST["token"]

與sessionid同時返回的token設計：在生成sessionid的同時生成一個token（服務端token可以存於session變數中）返回給客戶端，客戶端保存該token每次請求時都在form表單中提交該值。判斷程式碼類似if session["token"] == $_POST["token"]

這種方法要比檢查 Referer 要安全一些，token 可以在用戶登陸後產生並放於 session 之中，然後在每次請求時把 token 從 session 中拿出，與請求中的 token 進行比對，但這種方法的難點在於如何把 token 以參數的形式加入請求。對於 GET 請求，token 將附在請求地址之後，這樣 URL 就變成 http://url?csrftoken=tokenvalue。而對於 POST 請求來說，要在 form 的最後加上，這樣就把 token 以參數的形式加入請求了。但是，在一個網站中，可以接受請求的地方非常多，要對於每一個請求都加上 token 是很麻煩的，並且很容易漏掉，通常使用的方法就是在每次頁面載入時，使用 javascript 遍歷整個 dom 樹，對於 dom 中所有的 a 和 form 標籤後加入 token。這樣可以解決大部分的請求，但是對於在頁面載入之後動態生成的 html 程式碼，這種方法就沒有作用，還需要程式設計師在編碼時手動添加 token。另外還有一個問題就是怎麼保障token本身的存儲安全，不要被黑客截獲。

驗證token方式總結

安全程度比Referer的方式要高；
實現方式上稍微複雜；
需要保證token存儲的安全性。

3. 在 HTTP 頭中自定義屬性並驗證
這種方法也是使用 token 並進行驗證，和上一種方法不同的是，這裡並不是把 token 以參數的形式置於 HTTP 請求之中，而是把它放到 HTTP 頭中自定義的屬性里。通過 XMLHttpRequest 這個類，可以一次性給所有該類請求加上 csrftoken 這個 HTTP 頭屬性，並把 token 值放入其中。這樣解決了上種方法在請求中加入 token 的不便，同時，通過 XMLHttpRequest 請求的地址不會被記錄到瀏覽器的地址欄，也不用擔心 token 會透過 Referer 泄露到其他網站中去。

然而這種方法的局限性非常大。XMLHttpRequest 請求通常用於 Ajax 方法中對於頁面局部的非同步刷新，並非所有的請求都適合用這個類來發起，而且通過該類請求得到的頁面不能被瀏覽器所記錄下，從而進行前進，後退，刷新，收藏等操作，給用戶帶來不便。另外，對於沒有進行 CSRF防護的遺留系統來說，要採用這種方法來進行防護，要把所有請求都改為 XMLHttpRequest 請求，這樣幾乎是要重寫整個網站，這代價無疑是不能接受的。

驗證Head屬性方式總結

使用方式較簡單，而且token不容易泄露
使用場合較少，局限性較大。