如何保证web安全

一、前言

互联网发展初期，那还是IE浏览器的时代，那时大家上网的目的就是通过浏览器分享信息、获取新闻。随着互联网的快速发展，网页能做的事情越来越多，不仅可以看新闻、玩游戏，还能购物、聊天，这些功能极大地丰富了我们的生活。

随着网页功能的逐渐增多，就开始出现了一些黑帽子，他们试图通过一些技术手段来牟取利益。比如木马病毒，它可以监控你的键盘，将你在键盘上敲打的内容发送到黑客的机器上，黑客通过分析这些内容，很容易就能得到你的游戏账号和密码。在这之后，就诞生出了一些杀毒软件，致力于解决网络上的各种病毒，随着不断地发展，杀毒软件已经成为一台电脑必不可少的软件。

为什么会出现这样的安全问题？

安全归根到底是信任的问题，如果所有人都按照正常的流程去上网，不去谋取私利，也就没有安全问题可谈了。

安全的根本在于信任，但要让所有人互相信任谈何容易。在当前阶段，我们可以做到：持续做好安全防护，让漏洞越来越少，非法攻击越来越困难，这样就能逐渐减少黑帽子的数量，让病毒制造者越来越少。

1、如何做好安全

要做好安全，首先得理解安全问题的属性，前人通过无数实践，最后将安全的属性总结为安全三要素，分别为：

1）机密性

保护数据内容不被泄露。通常使用加密的方法。

2）完整性

保护数据内容是完整的、没有被篡改。通常使用数字签名的方法。

3）可用性。

数据随时都能够使用。通常是在防御 DOS。

2、安全评估

有了安全 3 要素之后，我们就可以对安全问题进行评估了。

1）资产等级划分

找出最重要的数据。找出最重要数据的宿主空间，如：在数据库里，那么数据库就得重点防御。找出数据库的宿主空间，如：在一台服务器上，那么这台服务器就得做次等防御。找出服务器的宿主空间，如：在 OSI 网络层级上，那么在网络层面就得做一般防御。

2）威胁分析

找出威胁（可能造成危害的来源）。找出风险（可能出现的损失叫做风险）。

3）风险分析

采取多标准决策分析，即：风险 = 威胁等级 * 威胁可行性。计算所有的威胁，将最终的风险进行排序，优先解决风险大的问题。

4）确认解决方案

找出不安全的实现方式，并确定解决方案。解决方案不要改变商业需求的初衷。解决方案需对用户透明，不要改变用户的习惯。

做好安全评估之后，我们就有了一份安全解决方案，后续的安全工作只需按照这个方案去做，就没有任何问题。

3、安全的原则

有了安全解决方案之后，我们还可以制定一些安全原则，遵守原则做事，可以让我们事半功倍。

1）黑名单、白名单原则

白名单方案指的是给安全的资源授权。黑名单方案指的是禁用不安全的资源。我们应该优先使用白名单方案，因为黑名单通常统计不完所有的不安全资源。如：XSS 攻击的方式非常多，可以通过 script、css、image 标签等，尽管你将这些标签都加入黑名单，也不能保证其他的标签都没有 XSS 的攻击隐患。

2）最小权限原则

只授予必要的权限，不要过度授权，减少出错机会。如：普通权限的 Linux 用户只能操作 ~ 文件夹下的目录，如果有人想删库跑路，在执行 rm -rf / 时，就会提示无权限。

3）纵深防御原则

这条原则类似 木桶理论，安全水平往往取决于最短的那块板。即：不要留下短板，黑帽子们往往可以利用短板为突破口，挖掘更大的漏洞。

4）数据与代码分离原则

当用户数据被当成代码执行时，混淆了数据和代码的边界，从而导致安全问题。如：XSS 就是利用这一点去攻击的。

5）不可预测性原则

这条原则是为了提高攻击门槛，有效防止基于篡改、伪造的攻击。如：数据库中使用 uuid 代替 number 型的自增主键，可以避免 id 被攻击者猜到，从而进行批量操作。token 也是利用不可预测性，攻击者无法构造 token 也就无法进行攻击。

有了这些安全原则，接下来介绍几个常见的攻防案例。

二、安全攻防案例

安全攻防的案例非常多，这里主要介绍几个出镜率比较高的安全问题。

（一）客户端攻击

主要有：XSS 攻击、CSRF 攻击、点击劫持。

1、XSS攻击

XSS 攻击的本质是将用户数据当成了 HTML 代码一部分来执行，从而混淆原本的语义，产生新的语义。

如图所示，我们注册了一个 <script>alert(document.cookie)</script> 的用户名，所有能看到此用户名字的页面，都会弹出当前浏览器的 Cookie，如果代码的逻辑是将 Cookie 发送到攻击者的网站，攻击者就能冒充当前用户进行登录了。

XSS 攻击方式有很多，所有和用户交互的地方，都有可能存在 XSS 攻击。例如：

• 所有 input 框。

• window.location。

• window.name。

• document.referrer。

• document.cookie。

• localstorage。

• ...

由于页面中与用户交互的地方非常多，肯定还有一些 XSS 的攻击方式没有被发现，而一旦被黑帽子发现，就可能造成严重的影响，所以我们务必引起重视。

1）XSS 攻击影响

被 XSS 攻击成功后，攻击者就可以获取大量的用户信息，例如：

识别用户 UA。识别用户浏览器扩展。识别用户浏览过的网站。（通过 CSS 的 Visited 属性。）获取用户真实的 IP。（通过 WebRTC 等。）盗取 Cookie（伪造用户登录，窃取用户资料。）XSS 钓鱼。（向页面注入一个登录弹窗，让用户认为是网站内的登录弹窗（其实是钓鱼网站的），一旦用户登录，账号密码就泄露给了钓鱼网站。）

2）XSS 攻击防御

目前来说，XSS 已经得到了互联网行业的重视，许多开发框架都内置了安全的 HTML 渲染方法。

我们也可以自定义进行一些安全配置。

配置 HTTP 中的 http-only 头，让前端 JS 不能操作 Cookie。输入检查，在用户提交数据时，使用 XssFilter 过滤掉不安全的数据。输出检查，在页面渲染的时候，过滤掉危险的数据。

简单就是说需要：禁止js操作cookie、提交时检查html、输出时检查html（可以通过转码）

2、CSRF 攻击

CSRF（Cross-site request forgery）跨站请求伪造，是一种利用用户身份，执行一些用户非本意的操作。

比如：

用户先登录了服务器 B，然后去访问服务器 C。服务器 C 通过恶意脚本，冒充 A 去调用服务器 B 上的某个功能，对于服务器 B 来说，还以为这是 A 发起的请求，就当作正常请求处理了。

试想一下，如果 C 冒充 A 进行了一次转账，必定会造成大量的经济损失。

1）CSRF 防御方式

防御 CSRF 主要有以下几种方式：

a、验证码Referer 检查

每一次请求都要求用户验证，以确保请求真实可靠。即：利用恶意脚本不能识别复杂的验证码的特点，保证每次请求都是合法的。

b、Referer 检查

检查发起请求的服务器，是否为目标服务器。即：HTTP 请求中的 Referer 头传递了当前请求的域名，如果此域名是非法服务器的域名，则需要禁止访问。

c、Token

利用不可预测性原则，每一请求必须带上一段随机码，这段随机码由正常用户保存，黑帽子不知道随机码，也就无法冒充用户进行请求了。

（学习视频分享：php视频教程）

3、点击劫持

点击劫持是一种视觉欺骗的攻击手段。攻击者将需要攻击的网站通过 iframe 嵌套的方式嵌入自己的网页中，并将 iframe 设置为透明，在页面中透出一个按钮诱导用户点击。

就像一张图片上面铺了一层透明的纸一样，你看到的是攻击者的页面，但是其实这个页面只是在底部，而你真正点击的是被攻击者透明化的另一个网页。

1）点击劫持防御

由于点击劫持主要通过 iframe，所以在防御时，主要基于 iframe 去做。

方案一：frame busting

if (self !== top) {  // 跳回原页面
  top.location = self.location;
}

正常网站使用 JS 脚本判断是否被恶意网站嵌入，如：博客网站监测到被一个 iframe 打开，自动跳转到正常的页面即可。

方案二：使用 HTTP 中的 x-frame-options 头，控制 iframe 的加载，它有 3 个值可选：

DENY，表示页面不允许通过 iframe 的方式展示。SAMEORIGIN，表示页面可以在相同域名下通过 iframe 的方式展示。ALLOW-FROM，表示页面可以在指定来源的 iframe 中展示。

配置 iframe 的 sandbox 属性：sandbox = "allow-same-origin" ，则只能加载与主站同域的资源。

（二）服务端攻击

服务器端的攻击的方式也非常多，这里列举几个常见的。

SQL 注入攻击文件上传漏洞登录认证攻击应用层拒绝服务攻击webServer 配置安全

1、SQL 注入攻击

SQL 注入和 XSS 一样，都是违背了数据和代码分离原则导致的攻击方式。

如图所示，我们利用 SQL 注入，就能在不需要密码的情况下，直接登录管理员的账号。

攻击的前提是：后端只用了简单的拼接 SQL 的方式去查询数据。

// 拼接出来的 sql 如下：select * from user where username = 'admin' or 1=1 and password = 'xxx'
// 无论密码输入什么，这条 sql 语句都能查询到管理员的信息

除此之外，SQL 注入还有以下几种方式：

a、使用 SQL 探测，猜数据库表名，列名。

通过 MySQL 内置的 benchmark 探测数据库字段。如：一段伪代码 select database as current if current[0]==='a',benchmark（10000,'猜对了'） 如果表明猜对了，就延迟 10 s 并返回成功。

b、使用存储过程执行系统命令

通过内置的方法或存储过程执行 shell 脚本。如：xp_cmdshell、sys_eval、sys_exec 等。

c、字符串截断

如：MySQL 在处理超长的字符串时，会显示警告，但会执行成功。注册一个 admin + 50 个空格的用户，会触发截断，最终新增一个 admin 用户，这样就能拥有管理员权限了。

1）SQL 注入防御

防止 SQL 注入的最好的办法就是，不要手动拼接 SQL 语句。

最佳方案，使用预编译语句绑定变量：通常是指框架提供的拼接 SQL 变量的方法。这样的语义不会发生改变，变量始终被当成变量。严格限制数据类型，如果注入了其他类型的数据，直接报错，不允许执行。使用安全的存储过程和系统函数。

2、CRLF 注入

在注入攻击中，换行符注入也是非常常见的一种攻击方式。

如果在 HTTP 请求头中注入 2 个换行符，会导致换行符后面的所有内容都被解析成请求实体部分。攻击者通常在 Set-Cookie 时，注入换行符，控制请求传递的内容。

3、文件上传漏洞

上传文件是网页开发中的一个常见功能，如果不加处理，很容易就会造成攻击。

如图所示，攻击者上传了一个木马文件，并且通过返回的 URL 进行访问，就能控制服务器。

通常我们会控制上传文件的后缀名，但也不能完全解决问题，攻击者还可以通过以下方式进行攻击：

• 伪造正常文件

• 将木马文件伪装成正常的后缀名进行上传。

• 如果要避免这个问题，我们可以继续判断上传文件的文件头前 10 个字节。

• Apache 解析方式是从后往前解析，直到找到一个认识的后缀名为止

• 如：上传一个 abc.php.rar.rar.rar 能绕过后缀名检查，但在执行时，被当成一个 php 文件进行执行。

• IIS 会截断分号进行解析

• 如：abc.asp;xx.png 能绕过后缀名检查，但在执行时，被当成一个 asp 文件进行执行。

• HTTP PUT 方法允许将文件上传到指定位置

• 通过 HTTP MOVE 方法，还能修改上传的文件名。

• 通过二者配合，就能先上传一个正常的后缀名，然后改为一个恶意的后缀名。

• PHP CGI 路径问题

• 执行 http://abc.com/test.png/xxx.php 时，会把 test.png 当做 php 文件去解析。

• 如果用户正好是把一段恶意的 php 脚本当做一张图片进行上传，就会触发这个攻击。

1）文件上传漏洞防御

防御文件上传漏洞，可以从以下几点考虑：

将文件上传的目录设置为不可执行。判断文件类型检查 MIME Type，配置白名单。检查后缀名，配置白名单。使用随机数改写文件名和文件路径上传文件后，随机修改文件名，让攻击者无法执行攻击。单独设置文件服务器的域名单独做一个文件服务器，并使用单独的域名，利用同源策略，规避客户端攻击。通常做法是将静态资源存放在 CDN 上。

4、登录认证攻击

登录认证攻击可以理解为一种破解登录的方法。攻击者通常采用以下几种方式进行破解：

• 彩虹表

• 攻击者通过搜集大量明文和 MD5 的对应关系，用于破解 MD5 密文找出原文。

• 对于彩虹表中的 MD5 密码，我们可以加盐，进行二次加密，避免被破解。

• Session Fixation攻击

• 利用应用系统在服务器的 SessionID 固定不变机制，借助他人用相同的 SessionID 获取认证和授权。

• 攻击者登录失败后，后端返回了 SessionID，攻击者将 SessionID 交给正常用户去登录，登录成功后，攻击者就能使用这个 SessionID 冒充正常用户登录了。

• 如果浏览器每一次登录都刷新 SessionID 可以避免这个问题。

• Session 保持攻击

• 有些时候，后端出于用户体验考虑，只要这个用户还活着，就不会让这个用户的 Session 失效。

• 攻击者可以通过不停发起请求，可以让这个 Session 一直活下去。

1）登录认证防御方式

多因素认证密码作为第一道防御，但在密码验证成功后，我们还可以继续验证：动态口令，数字证书，短信验证码等，以保证用户安全。由于短信和网页完全是 2 套独立的系统，攻击者很难获取到短信验证码，也就无法进行攻击。

5、应用层拒绝服务攻击

应用层拒绝服务攻击，又叫 DDOS 攻击，它指的是利用大量的请求造成资源过载，导致服务器不可用。

通常有以下几种 DDOS 攻击方式：

• SYN Flood 洪水攻击

• 利用 HTTP 3 次握手机制，消耗服务器连接资源。

• 如：攻击者发起大量的 HTTP 请求，但并不完成 3 次握手，而是只握手 2 次，这时服务器端会继续等待直至超时。这时的服务器会一直忙于处理大量的垃圾请求，而无暇顾及正常请求。

• Slowloris 攻击

• 以非常低的速度发送 HTTP 请求头，消耗服务器连接资源。

• 如：攻击者发送大量 HTTP 请求，但每个请求头都发的很慢，每隔 10s 发送一个字符，服务器为了等待数据，不得始终保持连接，这样一来，服务器连接数很快就被占光了。

• HTTP POST DOS

• 发送 HTTP 时，指定一个非常大的 Content-Length 然后以很长的间隔发送，消耗服务器连接资源。

• CC 攻击

• 针对一些非常消耗资源的页面，不断发起请求。

• 如：页面中的某些页面，需要后端做大量的运算，或者需要做非常耗时的数据库查询。在大量的请求下，服务器的 CPU、内存等资源可能就被占光了。

• Server Limit DOS

• 通过 XSS 注入一段超长的 Cookie，导致超出 Web 服务器所能承受的 Request Header 长度，服务器端就会拒绝此服务。

• ReDOS

• 针对一些缺陷的正则表达式，发起大量请求，耗光系统资源。

1）应用层拒绝服务攻击防御

对于应用层拒绝服务攻击，目前也没有特别完美的解决方案，不过我们还是可以进行一些优化。

应用代码做好性能优化合理使用 Redis、Memcache 等缓存方案，减少 CPU 资源使用率。网络架构上做好优化后端搭建负载均衡。静态资源使用 CDN 进行管理。限制请求频率服务器计算所有 IP 地址的请求频率，筛选出异常的 IP 进行禁用。可以使用 LRU 算法，缓存前 1000 条请求的 IP，如果有 IP 请求频率过高，就进行禁用。

其实，处理 DDOS 核心思路就是禁用不可信任的用户，确保资源都是被正常的用户所使用。

三、WebServer 配置安全

我们在部署 web 应用的时候，经常会用到 Nginx、Apache、IIS、Tomcat、Jboss 等 Web 服务器，这些服务器本身也存在一些安全隐患，如果配置不当，很容易收到攻击。

在配置 Web 服务器时，可以参考以下几点：

1、以用户权限运行 Web 服务器

遵守最小权限原则，以最小权限身份运行 Web 服务器，限制被入侵后的权限。

2、删除可视化后台

运行 Tomcat、Jboss 等 Web 服务器时，默认会开启一个可视化的运营后台，运行在 8080 端口，并且第一次访问是没有认证的。

攻击者可以利用可视化后台，远程加载一段 war 包或者上传木马文件，进行控制，所以我们需要删除可视化平台。

3、及时更新版本

主流的 Web 服务器，每隔一段时间就会修复一些漏洞，所以记得及时更新版本。

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