SpringBoot中防御 CSRF攻击

CSRF 就是跨域请求伪造,英文全称是 Cross Site Request Forgery。

这是一种非常常见的 Web 攻击方式,其实是很好防御的,但是由于经常被很多开发者忽略,进而导致很多网站实际上都存在 CSRF 攻击的安全隐患。

1.CSRF原理

想要防御 CSRF 攻击,那我们得先搞清楚什么是 CSRF 攻击,松哥通过下面一张图,来和大家梳理 CSRF 攻击流程:

其实这个流程很简单:

  1. 假设用户打开了招商银行网上银行网站,并且登录。
  2. 登录成功后,网上银行会返回 Cookie 给前端,浏览器将 Cookie 保存下来。
  3. 用户在没有登出网上银行的情况下,在浏览器里边打开了一个新的选项卡,然后又去访问了一个危险网站。
  4. 这个危险网站上有一个超链接,超链接的地址指向了招商银行网上银行。
  5. 用户点击了这个超链接,由于这个超链接会自动携带上浏览器中保存的 Cookie,所以用户不知不觉中就访问了网上银行,进而可能给自己造成了损失。

CSRF 的流程大致就是这样,接下来松哥用一个简单的例子和小伙伴们展示一下 CSRF 到底是怎么回事。

2.CSRF实践

接下来,我创建一个名为 csrf-1 的 Spring Boot 项目,这个项目相当于我们上面所说的网上银行网站,创建项目时引入 Web 和 Spring Security 依赖,如下:

创建成功后,方便起见,我们直接将 Spring Security 用户名/密码 配置在 application.properties 文件中:

spring.security.user.name=javaboy
spring.security.user.password=123

然后我们提供两个测试接口:

@RestController
public class HelloController {
    @PostMapping("/transfer")
    public void transferMoney(String name, Integer money) {
        System.out.println("name = " + name);
        System.out.println("money = " + money);
    }
    @GetMapping("/hello")
    public String hello() {
        return "hello";
    }
}

假设 /transfer 是一个转账接口(这里是假设,主要是给大家演示 CSRF 攻击,真实的转账接口比这复杂)。

最后我们还需要配置一下 Spring Security,因为 Spring Security 中默认是可以自动防御 CSRF 攻击的,所以我们要把这个关闭掉:

@Configuration
public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {
    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http.authorizeRequests().anyRequest().authenticated()
                .and()
                .formLogin()
                .and()
                .csrf()
                .disable();
    }
}

配置完成后,我们启动 csrf-1 项目。

接下来,我们再创建一个 csrf-2 项目,这个项目相当于是一个危险网站,为了方便,这里创建时我们只需要引入 web 依赖即可。

项目创建成功后,首先修改项目端口:

server.port=8081

然后我们在 resources/static 目录下创建一个 hello.html ,内容如下

<body>
<form action="http://localhost:8080/transfer" method="post">
    <input type="hidden" value="javaboy" name="name">
    <input type="hidden" value="10000" name="money">
    <input type="submit" value="点击查看美女图片">
</form>
</body>

这里有一个超链接,超链接的文本是点击查看美女图片,当你点击了超链接之后,会自动请求 http://localhost:8080/transfer 接口,同时隐藏域还携带了两个参数。

配置完成后,就可以启动 csrf-2 项目了。

接下来,用户首先访问 csrf-1 项目中的接口,在访问的时候需要登录,用户就执行了登录操作,访问完整后,用户并没有执行登出操作,然后用户访问 csrf-2 中的页面,看到了超链接,好奇这美女到底长啥样,一点击,结果钱就被人转走了。

3.CSRF防御

先来说说防御思路。

CSRF 防御,一个核心思路就是在前端请求中,添加一个随机数。

因为在 CSRF 攻击中,黑客网站其实是不知道用户的 Cookie 具体是什么的,他是让用户自己发送请求到网上银行这个网站的,因为这个过程会自动携带上 Cookie 中的信息。

所以我们的防御思路是这样:用户在访问网上银行时,除了携带 Cookie 中的信息之外,还需要携带一个随机数,如果用户没有携带这个随机数,则网上银行网站会拒绝该请求。黑客网站诱导用户点击超链接时,会自动携带上 Cookie 中的信息,但是却不会自动携带随机数,这样就成功的避免掉 CSRF 攻击了。

Spring Security 中对此提供了很好的支持,我们一起来看下。

3.1 默认方案

Spring Security 中默认实际上就提供了 csrf 防御,但是需要开发者做的事情比较多。

首先我们来创建一个新的 Spring Boot 工程,创建时引入 Spring Security、Thymeleaf 和 web 依赖。

项目创建成功后,我们还是在 application.properties 中配置用户名/密码:

spring.security.user.name=javaboy
spring.security.user.password=123

接下来,我们提供一个测试接口:

@Controller
public class HelloController {
    @PostMapping("/hello")
    @ResponseBody
    public String hello() {
        return "hello";
    }
}

注意,这个测试接口是一个 POST 请求,因为默认情况下,GET、HEAD、TRACE 以及 OPTIONS 是不需要验证 CSRF 攻击的。

然后,我们在 resources/templates 目录下,新建一个 thymeleaf 模版,如下:

<body>
<form action="/hello" method="post">
    <input type="hidden" th:value="${_csrf.token}" th:name="${_csrf.parameterName}">
    <input type="submit" value="hello">
</form>
</body>

注意,在发送 POST 请求的时候,还额外携带了一个隐藏域,隐藏域的 key 是 ${_csrf.parameterName},value 则是 ${_csrf.token}

这两个值服务端会自动带过来,我们只需要在前端渲染出来即可。

接下来给前端 hello.html 页面添加一个控制器,如下:

@GetMapping("/hello")
public String hello2() {
    return "hello";
}

添加完成后,启动项目,我们访问 hello 页面,在访问时候,需要先登录,登录成功之后,我们可以看到登录请求中也多了一个参数,如下:

可以看到,这里也多了 _csrf 参数。

这里我们用了 Spring Security 的默认登录页面,如果大家使用自定义登录页面,可以参考上面 hello.html 的写法,通过一个隐藏域传递 _csrf 参数。

访问到 hello 页面之后,再去点击按钮,就可以访问到 hello 接口了。

小伙伴们可以自行尝试在 hello.html 页面中,去掉 _csrf 参数,看看访问 hello 接口的效果。

这是 Spring Security 中默认的方案,通过 Model 将相关的数据带到前端来。

如果你的项目是前后端不分项目,这种方案就可以了,如果你的项目是前后端分离项目,这种方案很明显不够用。

3.2 前后端分离方案

如果是前后端分离项目,Spring Security 也提供了解决方案。

这次不是将 _csrf 放在 Model 中返回前端了,而是放在 Cookie 中返回前端,配置方式如下:

@Configuration
public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {
    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http.authorizeRequests().anyRequest().authenticated()
                .and()
                .formLogin()
                .and()
                .csrf().csrfTokenRepository(CookieCsrfTokenRepository.withHttpOnlyFalse());
    }
}

有小伙伴可能会说放在 Cookie 中不是又被黑客网站盗用了吗?其实不会的,大家注意如下两个问题:

  1. 黑客网站根本不知道你的 Cookie 里边存的啥,他也不需要知道,因为 CSRF 攻击是浏览器自动携带上 Cookie 中的数据的。
  2. 我们将服务端生成的随机数放在 Cookie 中,前端需要从 Cookie 中自己提取出来 _csrf 参数,然后拼接成参数传递给后端,单纯的将 Cookie 中的数据传到服务端是没用的。

理解透了上面两点,你就会发现 _csrf 放在 Cookie 中是没有问题的,但是大家注意,配置的时候我们通过 withHttpOnlyFalse 方法获取了 CookieCsrfTokenRepository 的实例,该方法会设置 Cookie 中的 HttpOnly 属性为 false,也就是允许前端通过 js 操作 Cookie(否则你就没有办法获取到 _csrf)。

配置完成后,重启项目,此时我们就发现返回的 Cookie 中多了一项:

接下来,我们通过自定义登录页面,来看看前端要如何操作。

首先我们在 resources/static 目录下新建一个 html 页面叫做 login.html:

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>Title</title>
    <script src="js/jquery.min.js"></script>
    <script src="js/jquery.cookie.js"></script>
</head>
<body>
<div>
    <input type="text" id="username">
    <input type="password" id="password">
    <input type="button" value="登录" id="loginBtn">
</div>
<script>
    $("#loginBtn").click(function () {
        let _csrf = $.cookie('XSRF-TOKEN');
        $.post('/login.html',{username:$("#username").val(),password:$("#password").val(),_csrf:_csrf},function (data) {
            alert(data);
        })
    })
</script>
</body>
</html>

这段 html 我给大家解释下:

  1. 首先引入 jquery 和 jquery.cookie ,方便我们一会操作 Cookie。
  2. 定义三个 input,前两个是用户名和密码,第三个是登录按钮。
  3. 点击登录按钮之后,我们先从 Cookie 中提取出 XSRF-TOKEN,这也就是我们要上传的 csrf 参数。
  4. 通过一个 POST 请求执行登录操作,注意携带上 _csrf 参数。

服务端我们也稍作修改,如下:

@Configuration
public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {
    @Override
    public void configure(WebSecurity web) throws Exception {
        web.ignoring().antMatchers("/js/**");
    }

    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http.authorizeRequests().anyRequest().authenticated()
                .and()
                .formLogin()
                .loginPage("/login.html")
                .successHandler((req,resp,authentication)->{
                    resp.getWriter().write("success");
                })
                .permitAll()
                .and()
                .csrf().csrfTokenRepository(CookieCsrfTokenRepository.withHttpOnlyFalse());
    }
}

一方面这里给 js 文件放行。

另一方面配置一下登录页面,以及登录成功的回调,这里简单期间,登录成功的回调我就给一个字符串就可以了。大家感兴趣的话,可以查看本系列前面文章,有登录成功后回调的详细解释。

OK,所有事情做完之后,我们访问 login.html 页面,输入用户名密码进行登录,结果如下:

可以看到,我们的 _csrf 配置已经生效了。

小伙伴们可以自行尝试从登录参数中去掉 _csrf,然后再看看效果。

4.小结

好了,介绍了 csrf 攻击以及如何防御的问题。大家看到,csrf 攻击主要是借助了浏览器默认发送 Cookie 的这一机制,所以如果你的前端是 App、小程序之类的应用,不涉及浏览器应用的话,其实可以忽略这个问题,如果你的前端包含浏览器应用的话,这个问题就要认真考虑了。

好了 ,本文就说到这里,本文相关案例我已经上传到 GitHub ,大家可以自行下载:https://github.com/lenve/spring-security-samples

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