前后端分离架构下CSRF防御机制
发布于 3 年前 作者 xiongwilee 9399 次浏览 来自 分享

原文: http://feclub.cn/post/content/koa-grace-csrf

背景

1、什么是CSRF攻击?

这里不再介绍CSRF,已经了解CSRF原理的同学可以直接跳到:“3、前后端分离下有何不同?”。

不太了解的同学可以看这两篇对CSRF介绍比较详细的参考文章:

如果来不及了解CSRF的原理,可以这么理解:有一个人发给你一个搞(mei)笑(nv)图片链接,你打开这个链接之后,便立刻收到了短信:你的银行里的钱已经转移到这个人的帐户了

2、有哪些防御方案?

上面这个例子当然有点危言耸听,当然可以确定的是确实会有这样的漏洞:你打开了一个未知域名的链接,然后你就自动发了条广告帖子、你的Gmail的邮件内容就泄露了、你的百度登录状态就没了……

防御方案在上面的两篇文章里也有提到,总结下,无外乎三种:

  1. 用户操作限制,比如验证码;
  2. 请求来源限制,比如限制HTTP Referer才能完成操作;
  3. token验证机制,比如请求数据字段中添加一个token,响应请求时校验其有效性;

第一种方案明显严重影响了用户体验,而且还有额外的开发成本;第二种方案成本最低,但是并不能保证100%安全,而且很有可能会埋坑;第三种方案,可取!

token验证的CSRF防御机制是公认最合适的方案,也是本文讨论的重点。

3、前后端分离下有何不同?

《CSRF 攻击的应对之道》这篇文章里有提到:

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

我们前端架构早已经告别了服务端语言(PHP/JAVA等)绑定路由、携带数据渲染模板引擎的方式(毕竟是2011年的文章了,我们笑而不语)。

当然, 前端不要高兴的太早:前后端分离之后,Nodejs不具备完善的服务端SESSION、数据库等功能。

总结一下,在“更先进”的前端架构下,与以往的架构会有一些区别:

  • Nodejs层不处理SESSION,无法直接实现会话状态数据保存;
  • 所有的数据通过Ajax异步获取,可以灵活实现token方案;

实现思路

如上文提到,这里仅仅讨论在“更先进”的前端后端架构背景下的token防御方案的实现。

1、可行性方案

token防御的整体思路是:

  • 第一步:后端随机产生一个token,把这个token保存在SESSION状态中;同时,后端把这个token交给前端页面;
  • 第二步:下次前端需要发起请求(比如发帖)的时候把这个token加入到请求数据或者头信息中,一起传给后端;
  • 第三步:后端校验前端请求带过来的token和SESSION里的token是否一致;

上文提到过,前后端分离状态下,Nodejs是不具备SESSION功能的。那这种token防御机制是不是就无法实现了呢?

肯定不是。我们可以借助cookie把这个流程升级下:

  • 第一步:后端随机产生一个token,基于这个token通过SHA-56等散列算法生成一个密文;
  • 第二步:后端将这个token和生成的密文都设置为cookie,返回给前端;
  • 第三步:前端需要发起请求的时候,从cookie中获取token,把这个token加入到请求数据或者头信息中,一起传给后端;
  • 第四步:后端校验cookie中的密文,以及前端请求带过来的token,进行正向散列验证;

当然这样实现也有需要注意的:

  • 散列算法都是需要计算的,这里会有性能风险;
  • token参数必须由前端处理之后交给后端,而不能直接通过cookie;
  • cookie更臃肿,会不可避免地让头信息更重;

现在方案确定了,具体该如何实现呢?

2、具体实现

我们的技术栈是 koa(服务端) + Vue.js(前端) 。有兴趣可以看这些资料:

在服务端,实现了一个token生成的中间件,koa-grace-csrf

  // 注意:代码有做精简
  
  const tokens = require('./lib/tokens');
  return function* csrf(next) {
    let curSecret = this.cookies.get('密文的cookie');
    // 其他如果要获取参数,则为配置参数值
    let curToken = '请求http头信息中的token';
    
    // token不存在
    if (!curToken || !curSecret) {
      return this.throw('CSRF Token Not Found!',403)
    }

    // token校验失败
    if (!tokens.verify(curSecret, curToken)) {
      return this.throw('CSRF token Invalid!',403)
    }

    yield next;

    // 无论何种情况都种两个cookie
    // cookie_key: 当前token的cookie_key,httpOnly
    let secret = tokens.secretSync();
    this.cookies.set(options.cookie_key, secret);
    // cookie_token: 当前token的的content,不需要httpOnly
    let newToken = tokens.create(secret);
    this.cookies.set(options.cookie_token, newToken)
  }

在前端代码中,对发送ajax请求的封装稍作优化:

  this.$http.post(url, data, {
      headers: {
          'http请求头信息字段名': 'cookie中的token'
      }
  }).then((res) => {})

总结一下:

  • Nodejs生成一个随机数,通过随机数生成散列密文;并将随机数和密文存到cookie;
  • 客户端JS获取cookie中的随机数,通过http头信息交给Nodejs;
  • Nodejs响应请求,校验cookie中的密文和头信息中的随机数是否匹配;

这里依旧有个细节值得提一下:Nodejs的上层一般是nginx,而nginx默认会过滤头信息中不合法的字段(比如头信息字段名包含“_”的),这里在写头信息的时候需要注意。

上文也提到,通过cookie及http头信息传递加密token会有很多弊端;有没有更优雅的实现方案呢?

3、更优雅的架构

首先,我们明确前后端分离的一些基本原则:

后端(Java / PHP )职责:

  • 服务层颗粒化接口,以便前端Nodejs层异步并发调用;
  • 用户状态保存,实现用户权限等各种功能;

前端(Nodejs + Javascript)职责:

  • Nodejs层完成路由托管及模板引擎渲染功能
  • Nodejs层不负责实现任何SESSION和数据库功能

我们提到,前端Nodejs层不负责实现任何SESSION和数据库功能,但有没有可能把后端缓存系统做成公共服务提供给Nodejs层使用呢?想想感觉前端整条路都亮了有木有?!这里先挖一个坑,后续慢慢填。

4、延伸

这里再顺便提一下,新架构下的XSS防御

犹记得,在狼厂使用PHP的年代,经常被安全部门曝出各类XSS漏洞,然后就在smaty里添加各种escape滤镜,但是添加之后发现竟然把原始数据也给转义了。

当然,现在更多要归功于各种MVVM单页面应用:使得前端完全不需要通过读取URL中的参数来控制VIEW。

不过,还有一点值得一提:前后端分离框架下,路由由Nodejs控制;我自己要获取的后端参数和需要用在业务逻辑的参数,在主观上前端同学更好把握一些。

所以, 在koa(服务端) + Vue.js(前端)架构下基本不用顾虑XSS问题(至少不会被全安组追着问XSS漏洞啥时候修复)。

总结

要不学PHP、看Java、玩Python做全栈好了?

5 回复

前后端分离之后,Nodejs不具备完善的服务端SESSION、数据库等功能。

没看懂, token不应该是由所谓的后端去维护么, 目前做法就是server端维护一个仅能被消费1次的token丢到session(或者cookie)里, 每次非GET请求都会先一步判断token的合法性. 最早尝试过让node用node-http-proxy代理server端的请求(考量到部署时不用修改nginx), 后来发现想太多直接交给nginx啦

@ekoneko

对,我们就是直接用类似node-http-proxy实现的

有一种场景是,比如个人中心页面,需要并发用户信息、订单服务、商品服务、推荐商品……一下子好几个数据接口,如果由后端做的话,就不知道应该用哪个接口了;

所以干脆就在Nodejs层实现了

后来想明白了,应该是想不依赖后端直接在node层完成CSRF验证的部分. 一时脑子没转过来

不错哇,学习了

我是先发了帖子才搜到这篇文章,还是有疑问, 就是js能读的,是不是都能完成伪造,不能读的(比如httponly的cookie),通过伪造域名,还是能攻击

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