[Java網絡安全系列面試題]常見web攻擊有哪些？

搞Web開發離不開安全這個話題，確保網站或者網頁應用的安全性，是每個開發人員都應該了解的事。本篇主要簡單介紹在Web領域幾種常見的攻擊手段及Java Web中的預防方式。

1. XSS

1.1 什么是XSS？

XSS攻擊：跨站腳本攻擊(Cross-Site Scripting)，為了不和層疊樣式表(Cascading Style Sheets, CSS)的縮寫混淆，故將跨站腳本攻擊縮寫為XSS。XSS是一種常見的web安全漏洞，它允許攻擊者將惡意代碼植入到提供給其它用戶使用的頁面中。不同於大多數攻擊(一般只涉及攻擊者和受害者)，XSS涉及到三方，即攻擊者、客戶端與Web應用。XSS的攻擊目標是為了盜取存儲在客戶端的cookie或者其他網站用於識別客戶端身份的敏感信息。一旦獲取到合法用戶的信息后，攻擊者甚至可以假冒合法用戶與網站進行交互。

XSS通常可以分為兩大類：

1. 存儲型XSS，主要出現在讓用戶輸入數據，供其他瀏覽此頁的用戶進行查看的地方，包括留言、評論、博客日志和各類表單等。應用程序從數據庫中查詢數據，在頁面中顯示出來，攻擊者在相關頁面輸入惡意的腳本數據后，用戶瀏覽此類頁面時就可能受到攻擊。這個流程簡單可以描述為：惡意用戶的Html輸入Web程序->進入數據庫->Web程序->用戶瀏覽器。
2. 反射型XSS，主要做法是將腳本代碼加入URL地址的請求參數里，請求參數進入程序后在頁面直接輸出，用戶點擊類似的惡意鏈接就可能受到攻擊。

比如說我寫了一個網站，然后攻擊者在上面發布了一個文章，內容是這樣的 <script>alert(document.cookie)</script>,如果我沒有對他的內容進行處理，直接存儲到數據庫，那么下一次當其他用戶訪問他的這篇文章的時候，服務器從數據庫讀取后然后響應給客戶端，瀏覽器執行了這段腳本，就會將cookie展現出來，這就是典型的存儲型XSS。

如圖：

1.2 如何預防XSS

答案很簡單，堅決不要相信用戶的任何輸入，並過濾掉輸入中的所有特殊字符。這樣就能消滅絕大部分的XSS攻擊。

目前防御XSS主要有如下幾種方式：

1. 過濾特殊字符
   避免XSS的方法之一主要是將用戶所提供的內容進行過濾(如上面的script標簽)。
2. 使用HTTP頭指定類型
   w.Header().Set("Content-Type","text/javascript")
   這樣就可以讓瀏覽器解析javascript代碼，而不會是html輸出。

2. SQL注入

2.1 什么是SQL注入

攻擊者成功的向服務器提交惡意的SQL查詢代碼，程序在接收后錯誤的將攻擊者的輸入作為查詢語句的一部分執行，導致原始的查詢邏輯被改變，額外的執行了攻擊者精心構造的惡意代碼。

舉例：' OR '1'='1

這是最常見的 SQL注入攻擊，當我們輸如用戶名 admin ，然后密碼輸如' OR '1'=1='1的時候，我們在查詢用戶名和密碼是否正確的時候，本來要執行的是SELECT * FROM user WHERE username='' and password='',經過參數拼接后，會執行 SQL語句 SELECT * FROM user WHERE username='' and password='' OR '1'='1'，這個時候1=1是成立，自然就跳過驗證了。
如下圖所示：

但是如果再嚴重一點，密碼輸如的是';DROP TABLE user;--，那么 SQL命令為SELECT * FROM user WHERE username='admin' and password='';drop table user;--' 這個時候我們就直接把這個表給刪除了。

2.2 如何預防SQL注入

• 在Java中，我們可以使用預編譯語句(PreparedStatement)，這樣的話即使我們使用 SQL語句偽造成參數，到了服務端的時候，這個偽造 SQL語句的參數也只是簡單的字符，並不能起到攻擊的作用。
• 對進入數據庫的特殊字符（'"\尖括號&*;等）進行轉義處理，或編碼轉換。
• 在應用發布之前建議使用專業的SQL注入檢測工具進行檢測，以及時修補被發現的SQL注入漏洞。網上有很多這方面的開源工具，例如sqlmap、SQLninja等。
• 避免網站打印出SQL錯誤信息，比如類型錯誤、字段不匹配等，把代碼里的SQL語句暴露出來，以防止攻擊者利用這些錯誤信息進行SQL注入。

在上圖展示中，使用了Java JDBC中的PreparedStatement預編譯預防SQL注入，可以看到將所有輸入都作為了字符串，避免執行惡意SQL。

3. DDOS

3.1 什么是DDOS

DDOS：分布式拒絕服務攻擊（Distributed Denial of Service），簡單說就是發送大量請求是使服務器癱瘓。DDos攻擊是在DOS攻擊基礎上的，可以通俗理解，dos是單挑，而ddos是群毆，因為現代技術的發展，dos攻擊的殺傷力降低，所以出現了DDOS，攻擊者借助公共網絡，將大數量的計算機設備聯合起來，向一個或多個目標進行攻擊。

在技術角度上，DDoS攻擊可以針對網絡通訊協議的各層，手段大致有：TCP類的SYN Flood、ACK Flood，UDP類的Fraggle、Trinoo，DNS Query Flood，ICMP Flood，Slowloris類等等。一般會根據攻擊目標的情況，針對性的把技術手法混合，以達到最低的成本最難防御的目的，並且可以進行合理的節奏控制，以及隱藏保護攻擊資源。

下面介紹一下TCP協議中的SYN攻擊。

3.2 SYN攻擊

在三次握手過程中，服務器發送 SYN-ACK 之后，收到客戶端的 ACK 之前的 TCP 連接稱為半連接(half-open connect)。此時服務器處於 SYN_RCVD 狀態。當收到 ACK 后，服務器才能轉入 ESTABLISHED狀態.

SYN攻擊指的是，攻擊客戶端在短時間內偽造大量不存在的IP地址，向服務器不斷地發送SYN包，服務器回復確認包，並等待客戶的確認。由於源地址是不存在的，服務器需要不斷的重發直至超時，這些偽造的SYN包將長時間占用未連接隊列，正常的SYN請求被丟棄，導致目標系統運行緩慢，嚴重者會引起網絡堵塞甚至系統癱瘓。

3.3 如何預防DDOS

阿里巴巴的安全團隊在實戰中發現，DDoS 防御產品的核心是檢測技術和清洗技術。檢測技術就是檢測網站是否正在遭受 DDoS 攻擊，而清洗技術就是清洗掉異常流量。而檢測技術的核心在於對業務深刻的理解，才能快速精確判斷出是否真的發生了 DDoS 攻擊。清洗技術對檢測來講，不同的業務場景下要求的粒度不一樣。

4. CSRF

4.1 什么是CSRF

CSRF（Cross-site request forgery），中文名稱：跨站請求偽造，也被稱為：one click attack/session riding，縮寫為：CSRF/XSRF。

你這可以這么理解CSRF攻擊：攻擊者盜用了你的身份，以你的名義發送惡意請求。CSRF能夠做的事情包括：以你名義發送郵件，發消息，盜取你的賬號，甚至於購買商品，虛擬貨幣轉賬......造成的問題包括：個人隱私泄露以及財產安全。

4.2 CSRF的原理

下圖簡單闡述了CSRF攻擊的思想

從上圖可以看出，要完成一次CSRF攻擊，受害者必須依次完成兩個步驟：

1. 登錄受信任網站A，並在本地生成Cookie。
2. 在不登出A的情況下，訪問危險網站B。

看到這里，你也許會說：“如果我不滿足以上兩個條件中的一個，我就不會受到CSRF的攻擊”。是的，確實如此，但你不能保證以下情況不會發生：

1. 你不能保證你登錄了一個網站后，不再打開一個tab頁面並訪問另外的網站。
2. 你不能保證你關閉瀏覽器了后，你本地的Cookie立刻過期，你上次的會話已經結束。（事實上，關閉瀏覽器不能結束一個會話，但大多數人都會錯誤的認為關閉瀏覽器就等於退出登錄/結束會話了......）
3. 上圖中所謂的攻擊網站，可能是一個存在其他漏洞的可信任的經常被人訪問的網站。

下面講一講java解決CSRF攻擊的方式。

4.3 模擬CSRF攻擊

4.3.1 登錄A網站

用戶名和密碼都是admin。

http://localhost:8081/login.html:

4.3.2 你有權限刪除1號帖子

http://localhost:8081/deletePost.html:

4.3.3 登錄有CSRF攻擊A網站的B網站

http://localhost:8082/deletePost.html:

明顯看到B網站是8082端口，A網站是8081端口，但是B網站的刪除2號帖子功能依然實現。

4.4 如何預防CSRF攻擊

簡單來說，CSRF 就是網站 A 對用戶建立信任關系后，在網站 B 上利用這種信任關系，跨站點向網站 A 發起一些偽造的用戶操作請求，以達到攻擊的目的。

而之所以可以完成攻擊是因為B向A發起攻擊的時候會把A網站的cookie帶給A網站，也就是說cookie已經不安全了。

4.5 通過Synchronizer Tokens

Synchronizer Tokens： 在表單里隱藏一個隨機變化的 csrf_token csrf_token 提交到后台進行驗證，如果驗證通過則可以繼續執行操作。這種情況有效的主要原因是網站 B 拿不到網站 A 表單里的 csrf_token

這種方式的使用條件是PHP和JSP等。因為cookie已經不安全了，因此把csrf_token值存儲在session中，然后每次表單提交時都從session取出來放到form表單的隱藏域中，這樣B網站不可以得到這個存儲到session中的值。

下面是JSP的：

<input type="hidden" name="random_form" value=<%=random%>></input>

但是我現在的情況是html，不是JSP，並不能動態的從session中取出csrf_token值。只能采用加密的方式了。

4.6 Hash加密cookie中csrf_token值

這可能是最簡單的解決方案了，因為攻擊者不能獲得第三方的Cookie(理論上)，所以表單中的數據也就構造失敗了。

我采用的hash加密方法是JS實現Java的HashCode方法，得到hash值，這個比較簡單。也可以采用其他的hash算法。

前端向后台傳遞hash之后的csrf_token值和cookie中的csrf_token值，后台拿到cookie中的csrf_token值后得到hashCode值然后與前端傳過來的值進行比較，一樣則通過。

4.6.1 你有權限刪除3號帖子

http://localhost:8081/deletePost.html

4.6.2 B網站的他已經沒有權限了

我們通過UserFilter.java給攻擊者返回的是403錯誤，表示服務器理解用戶客戶端的請求但拒絕處理。

http://localhost:8082/deletePost.html:

攻擊者不能刪除4號帖子。

前端代碼：

deletePost.html

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>deletePost</title>
    <script type="text/javascript" src="js/jquery.min.js"></script>
    <script type="text/javascript">
        function deletePost() {
            var url = '/post/' + document.getElementById("postId").value;
            var csrf_token = document.cookie.replace(/(?:(?:^|.*;\s*)csrf_token\s*\=\s*([^;]*).*$)|^.*$/, "$1");
            console.log('csrf_token=' + csrf_token);
            $.ajax({
                type: "post",//請求方式
                url: url,  //發送請求地址
                timeout: 30000,//超時時間：30秒
                data: {
                    "_method": "delete",
                    "csrf_token": hash(csrf_token) // 對csrf_token進行hash加密
                },
                dataType: "json",//設置返回數據的格式
                success: function (result) {
                    if (result.message == "success") {
                        $("#result").text("刪除成功");
                    } else {
                        $("#result").text("刪除失敗");
                    }
                },
                error: function () { //請求出錯的處理
                    $("#result").text("請求出錯");
                }
            });
        }

        // javascript的String到int(32位)的hash算法
        function hash(str) {
            var hash = 0;
            if (str.length == 0) return hash;
            for (i = 0; i < str.length; i++) {
                char = str.charCodeAt(i);
                hash = ((hash << 5) - hash) + char;
                hash = hash & hash; // Convert to 32bit integer
            }
            return hash;
        }
    </script>
</head>
<body>
<h3>刪除帖子</h3>
帖子編號 ： <input type="text" id="postId"/>
<button onclick="deletePost();">deletePost</button>

<br/>
<br/>
<br/>
<div>
    <p id="result"></p>
</div>
</body>
</html>

后台代碼：

UserInterceptor.java

package cn.morethink.interceptor;

import cn.morethink.util.JsonUtil;
import cn.morethink.util.Result;
import org.springframework.web.servlet.HandlerInterceptor;
import org.springframework.web.servlet.ModelAndView;

import javax.servlet.http.Cookie;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.io.PrintWriter;

public class UserInterceptor implements HandlerInterceptor {
    @Override
    public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {
        String method = request.getMethod();
        System.out.println(method);
        if (method.equalsIgnoreCase("POST") || method.equalsIgnoreCase("DELETE")
                || method.equalsIgnoreCase("PUT")) {
            String csrf_token = request.getParameter("csrf_token");
            Cookie[] cookies = request.getCookies();
            if (cookies != null && cookies.length > 0 && csrf_token != null) {
                for (Cookie cookie : cookies) {
                    if (cookie.getName().equals("csrf_token")) {
                        if (Integer.valueOf(csrf_token) == cookie.getValue().hashCode()) {
                            return true;
                        }
                    }
                }
            }
        }
        Result result = new Result("403", "你還想攻擊我??????????", "");
        PrintWriter out = response.getWriter();
        out.write(JsonUtil.toJson(result));
        out.close();
        return false;
    }

    @Override
    public void postHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, ModelAndView modelAndView) throws Exception {

    }

    @Override
    public void afterCompletion(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, Exception ex) throws Exception {

    }
}

注意：

1. cookie必須要設置PATH才可以生效，否則在下一次請求的時候無法帶給服務器。
2. Spring Boot 出現啟動找不到主類的問題時可以mvn clean一下。
3. Filter設置response.sendError(403)在Spring Boot沒有效果。

5. 總結

上面一共提到了4種攻擊方式，分別是XSS攻擊（關鍵是腳本，利用惡意腳本發起攻擊），SQL注入（關鍵是通過用SQL語句偽造參數發出攻擊），DDOS攻擊（關鍵是發出大量請求，最后令服務器崩潰），CSRF攻擊（關鍵是借助本地cookie進行認證，偽造發送請求）。

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