关于web应用程序安全的思考(一)

 谢谢大家的关注

在关于web应用程序安全的思考(序)中我曾提到﹕web应用程序的安全不应该依赖于客户端的请求信息。

众所周知﹐http协议是开放的﹐因此谁都能向网络上公开的web服务器发送request请求﹐要求一个URL(Uniform Resource Locator 统一资源定位符)。

所谓request﹐不过是符合http协议(即遵守http请求语法)的一大段字符串而已﹕

下面是一个aspx的请求示例﹕

GET /FrameWorkService/TestRequest.aspx HTTP/1.1
Connection: Keep-Alive
Accept: */*
Accept-Encoding: gzip, deflate
Accept-Language: zh-tw
Host: localhost
User-Agent: Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 7.0; Windows NT 5.2; .NET CLR 1.1.4322; .NET CLR 2.0.50727; .NET CLR 3.0.04506.30)
UA-CPU: x86

 

 

下面是一个web service的请求示例﹕

POST /testwssecurity/service2.asmx HTTP/1.1
Content-Length: 288
Content-Type: text/xml; charset=utf-8
Expect: 100-continue
Host: localhost
User-Agent: Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 6.0; MS Web Services Client Protocol 2.0.50727.42)
SOAPAction: "http://tempuri.org/HelloWorld"

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?><soap:Envelope xmlns:soap="http://schemas.xmlsoap.org/soap/envelope/" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"><soap:Body><HelloWorld xmlns="http://tempuri.org/" /></soap:Body></soap:Envelope>

 

相信大家基本上能理解上述字符串的意义。这表明我们只要组织类似的字符串﹐然后发往相应的web服务器﹐就可以请求到某个URL了﹐也就是说web请求不依赖浏览器(其实web也不依赖服务器﹐它只依赖http协议)。

下面的这个程序是C#写的通过socket直接向web服务器发送http请求的示例﹕

 

 1using System;
 2using System.Text;
 3using System.IO;
 4using System.Net;
 5using System.Net.Sockets;
 6
 7public class server
 8{
 9    //建立socket連接
10    private static Socket ConnectSocket(string server, int port)
11    {
12        Socket s = null;
13        IPHostEntry hostEntry = null;
14        hostEntry = Dns.GetHostEntry(server);
15        foreach (IPAddress address in hostEntry.AddressList)
16        {
17            IPEndPoint ipe = new IPEndPoint(address, port);
18            Socket tempSocket =
19                new Socket(ipe.AddressFamily, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
20            tempSocket.Connect(ipe);
21            if (tempSocket.Connected)
22            {
23                s = tempSocket;
24                break;
25            }
26            else
27            {
28                continue;
29            }
30        }
31        Console.WriteLine(s==null?"":"連接建立成功﹗");
32        return s;
33    }
34
35    //發送request請求并返回響應字串
36    private static string SocketSendReceive(string request,string server, int port)
37    {
38        Byte[] bytesSent = Encoding.ASCII.GetBytes(request);
39        Byte[] bytesReceived = new Byte[256];
40        Socket s = ConnectSocket(server, port);
41        if (s == null)
42            return ("連接失敗﹗");
43        Console.WriteLine("正在發送請求");
44        s.Send(bytesSent, bytesSent.Length, 0);
45        int bytes = 0;
46        StringBuilder responsestr = new StringBuilder();
47        Console.WriteLine("正在接收web服務器的回應");
48        do
49        {
50            bytes = s.Receive(bytesReceived, bytesReceived.Length, 0);
51            responsestr.Append(Encoding.UTF8.GetString(bytesReceived, 0, bytes));
52        }
53        while (bytes > 0);
54        return responsestr.ToString();
55    }
56    
57    //獲取Request請求字符串
58    private static string getRequestStr()
59    {
60        StringBuilder sb = new StringBuilder();
61        sb.Append("GET /FrameWorkService/TestRequest.aspx?name=zkw&age=24 HTTP/1.1\r\n");
62        sb.Append("Host: localhost\r\n");
63        sb.Append("Accept: */*\r\n");
64        sb.Append("Accept-Encoding: gzip, deflate\r\n");
65        sb.Append("Accept-Language: zh-tw\r\n");
66        sb.Append("User-Agent: Mozilla/8.0 (compatible; MSIE 7.0; Windows NT 5.2; .NET CLR 1.1.4322; .NET CLR 2.0.50727; .NET CLR 3.0.04506.30)\r\n");
67        sb.Append("UA-CPU: x86\r\n");
68        sb.Append("Cookie: ASP.NET_SessionId=g5vz3k55q4dhgy3dvmm3dj4x\r\n");
69        sb.Append("Connection: Close\r\n\r\n");
70        return sb.ToString();
71    }
72
73    public static void Main(string[] args)
74    {
75        string requeststr = getRequestStr();
76        Console.WriteLine("請求字串如下﹕\n{0}",requeststr);
77        string result = SocketSendReceive(requeststr,"localhost",80);
78        Console.WriteLine(result);
79        Console.ReadLine();
80    }
81}

 

 相關的aspx.cs程序如下﹕

using System;
using System.Data;
using System.Configuration;
using System.Collections;
using System.Web;
using System.Web.Security;
using System.Web.UI;
using System.Web.UI.WebControls;
using System.Web.UI.WebControls.WebParts;
using System.Web.UI.HtmlControls;
using System.IO;

public partial class TestRequest : System.Web.UI.Page
{
    protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)
    {
        Request.SaveAs("c:/test.txt",true);
        using(StreamReader sr = new StreamReader("c:/test.txt"))
        {
            tt_request.Value = (sr.ReadToEnd());
        }
        foreach (string key in Request.QueryString.AllKeys)
            div_querystring.Value += string.Format("{0}:{1}\r\n", key, Request[key]);
        if (Session["firsttime"] == null)
        {
            Session["firsttime"] = DateTime.Now.ToString("yyyy/MM/dd HH:mm:ss");
            Response.Write("<b style='color:red'>first request</b></br>");
        }
        Response.Write("First Time:" + Session["firsttime"].ToString());
    }
}

aspx頁面:

<%@ Page Language="C#" AutoEventWireup="true" CodeFile="TestRequest.aspx.cs" Inherits="TestRequest" %>
<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd">
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml" >
<head runat="server">
    <title>請求字串提取示例</title>
</head>
<body>
這是Request字符串﹕<br />
<textarea style="width:100%;height:200px" id="tt_request" runat="server">
</textarea>&nbsp;
以下是程式直接提取的參數﹕<br />
<textarea id="div_querystring" runat="server" style="width:100%;height:100px">

</textarea>
</body>
</html>

 

由上可知﹐web服务器对于请求方的识别能力是很低的。因此作为web应用程序安全管控的唯一依据就只能是request的url了﹐因为只有它才是真实的﹐而我们进行安全管控的最终目的也就是

判断这个请求方是否拥有这个url的权限(即授权)

这就是我抽象出来的web安全管控的本质﹐依据这点﹐我们就可以把web安全管控和业务系统进行解耦。即在request到达其请求的url之前﹐先对这个url和请求方进行权限验证﹐如果通过﹐我们就放它过去﹐什么都不做﹐如果不通过﹐我们就可以向客户端发送相关的拒绝信息﹐并不让web服务器真正执行到那个url﹐完成安全管控。

 在web安全管控中﹐授权的除了要识别授权的客体(URL)之外﹐我们还必须识别授权的主体﹐即请求方的认定﹐也就是常说的认证机制。

 由于http协议无状态的特点﹐每次request时﹐web服务器都无法识别这个请求是否和上次的请求是否相同。因此认证机制在某种程度上来说其实相当困难。

曾经遇到过通过IP来认证的﹐先不说这种机制对于web可以anywhere访问是一种倒退﹐单是那种IP更改﹐欺骗或通过Proxy访问就无法适用了。

现在最多的做法还是通过cookie和session来完成的。

不过最好还是清楚一下cookie和session的原理﹕

Cookie﹕cookie其实也是http request header的一部分﹐我们可以把任何值当作cookie发给web服务器。

至于Session,不知道大家有没有看过.net的session实现机制﹐每次请求后﹐.net会写入一个session_id的cookie到客户端﹐这样在下次客户再请求时﹐提取这个cookie来识别。剩下的就和cookie一样了。

大家可以看一下我上面這個例子﹐在那支request請求的程式中加入相關的session_id的cookie﹐你會發現程式是無法識別是不是真正的session的 

曾经有人设计过这样一个系统﹐要我尝试攻入其中某个已管控的页面中。

它是这样做的﹐在每个要权限的aspx页面的page_load中判断Session["userid"]是否为null,如果不是﹐则转向登录页面。

 

在我截获了网络上某个已登录用户和web服务器通讯的request和response之后﹐提取其cookie信息﹐交将它放入我的request请求中﹐我就以那个登录用户的身份执行了那支程序了。

 

但是这并不是说就不能使用cookie和session来作为认证的机制﹐我的意思是﹐web应用程序的安全也是相对的﹐必须建立在基本的网络安全和用户安全防范意识之上。可以采取包括加密会关键页面(如登录页面)的会话(例如使用https)或要求用户每次使用完系统后注销或关闭浏览器﹐以及尽可能多的对cookie和session做更多验证等。

 

在认证和授权的原理讲完后﹐要在asp.net应用程序中要完成上述的安全管控其实非常简单﹐设计一个httpmodule﹐然后捕获相关的事件﹐在这个事件中进行权限判断即可。

下面是一些框架代碼﹕

 1    /**//// <summary>
 2    /// 使用HttpModule模組進行web權限管控
 3    /// </summary>
 4    /// <remarks>
 5    /// 自定義一個HttpModule﹐并在AuthorizeRequest事件中完成授權動作
 6    /// </remarks> 
 7    public class WebSecurityModule:IHttpModule
 8    {
 9
10
11
12        /**//// <summary>
13        /// 在AuthorizeRequest事件中,進行驗証和授權
14        /// </summary>
15        /// <param name="context"></param> 
16        public void Init(HttpApplication context)
17        {
18context.AuthorizeRequest  += new EventHandler(OnAuthorize);
19        }
20            
21        /**//// <summary>
22        /// 調用PFSAuthorize類進行授權
23        /// </summary>
24        /// <param name="sender"></param>
25        /// <param name="e"></param>
26        /// <remarks>主要是看當前用戶(包括匿名用戶)是否擁有當前Request的url的權限</remarks> 
27        public void OnAuthorize(Object sender,EventArgs e)
28        {
29           //認証﹕提取用戶ID
30            string userid = getuserid();
31           //授權﹕判斷用戶ID是否有URL的權限
32              bool hasright = authroize(userid,HttpContext.Current.Request.Url);
33            if (!hasright)
34            {
35                //進行無權信息返回
36                  //如轉向無權登錄頁面
37                  Response.Redirect("error.aspx");
38            }
39        }
40    }

最后我們只要將這個類封裝成一個單獨的DLL﹐然后在每個web.config的httpmodules節中配置即完成了安全管控

后面的文章我會講如何設計這些模塊達到最好擴展性