初探CSRF在ASP.NET Core中的处理方式
前言
前几天，有个朋友问我关于AntiForgeryToken问题，由于对这一块的理解也并不深入，所以就去研究了一番，梳理了一下。
在梳理之前，还需要简单了解一下背景知识。
AntiForgeryToken 可以说是处理/预防CSRF的一种处理方案。
那么什么是CSRF呢？
CSRF（Cross-site request forgery）是跨站请求伪造，也被称为One Click Attack或者Session Riding，通常缩写为CSRF或者XSRF，是一种对网站的恶意利用。
简单理解的话就是：有人盗用了你的身份，并且用你的名义发送恶意请求。
最近几年，CSRF处于不温不火的地位，但是还是要对这个小心防范！
更加详细的内容可以参考维基百科：Cross-site request forgery
下面从使用的角度来分析一下CSRF在 ASP.NET Core中的处理，个人认为主要有下面两大块
- 视图层面
- 控制器层面
视图层面
用法
@Html.AntiForgeryToken()
在视图层面的用法相对比较简单，用的还是HtmlHelper的那一套东西。在Form表单中加上这一句就可以了。
原理浅析
当在表单中添加了上面的代码后，页面会生成一个隐藏域，隐藏域的值是一个生成的token(防伪标识)，类似下面的例子
<input name="__RequestVerificationToken" type="hidden" value="CfDJ8FBn4LzSYglJpE6Q0fWvZ8WDMTgwK49lDU1XGuP5-5j4JlSCML_IDOO3XDL5EOyI_mS2Ux7lLSfI7ASQnIIxo2ScEJvnABf9v51TUZl_iM2S63zuiPK4lcXRPa_KUUDbK-LS4HD16pJusFRppj-dEGc" />
其中的name="__RequestVerificationToken"是定义的一个const变量，value=XXXXX是根据一堆东西进行base64编码，并对base64编码后的内容进行简单处理的结果，具体的实现可以参见Base64UrlTextEncoder.cs
生成上面隐藏域的代码在AntiforgeryExtensions这个文件里面，github上的源码文件：AntiforgeryExtensions.cs
其中重点的方法如下：
public void WriteTo(TextWriter writer, HtmlEncoder encoder)
{
writer.Write("<input name=\"");
encoder.Encode(writer, _fieldName);
writer.Write("\" type=\"hidden\" value=\"");
encoder.Encode(writer, _requestToken);
writer.Write("\" />");
}
相当的清晰明了！
控制器层面
用法
[ValidateAntiForgeryToken]
[AutoValidateAntiforgeryToken]
[IgnoreAntiforgeryToken]
这三个都是可以基于类或方法的，所以我们只要在某个控制器或者是在某个Action上面加上这些Attribute就可以了。
[AttributeUsage(AttributeTargets.Class | AttributeTargets.Method, AllowMultiple = false, Inherited = true)]
原理浅析
本质是Filter(过滤器)，验证上面隐藏域的value
过滤器实现：ValidateAntiforgeryTokenAuthorizationFilter和AutoValidateAntiforgeryTokenAuthorizationFilter
其中 AutoValidateAntiforgeryTokenAuthorizationFilter是继承了ValidateAntiforgeryTokenAuthorizationFilter，只重写了其中的ShouldValidate方法。
下面贴出ValidateAntiforgeryTokenAuthorizationFilter的核心方法：
public class ValidateAntiforgeryTokenAuthorizationFilter : IAsyncAuthorizationFilter, IAntiforgeryPolicy
{
public async Task OnAuthorizationAsync(AuthorizationFilterContext context)
{
if (context == null)
{
throw new ArgumentNullException(nameof(context));
}
if (IsClosestAntiforgeryPolicy(context.Filters) && ShouldValidate(context))
{
try
{
await _antiforgery.ValidateRequestAsync(context.HttpContext);
}
catch (AntiforgeryValidationException exception)
{
_logger.AntiforgeryTokenInvalid(exception.Message, exception);
context.Result = new BadRequestResult();
}
}
}
}
完整实现可参见github源码：ValidateAntiforgeryTokenAuthorizationFilter.cs
当然这里的过滤器只是一个入口，相关的验证并不是在这里实现的。而是在Antiforgery这个项目上，其实说这个模块可能会更贴切一些。
由于是面向接口的编程，所以要知道具体的实现，就要找到对应的实现类才可以。
在Antiforgery这个项目中，有这样一个扩展方法AntiforgeryServiceCollectionExtensions，里面告诉了我们相对应的实现是DefaultAntiforgery这个类。其实Nancy的源码看多了，看一下类的命名就应该能知道个八九不离十。
services.TryAddSingleton<IAntiforgery, DefaultAntiforgery>();
其中还涉及到了IServiceCollection，但这不是本文的重点，所以不会展开讲这个，只是提出它在 .net core中是一个重要的点。
好了，回归正题！要验证是否是合法的请求，自然要先拿到要验证的内容。
var tokens = await _tokenStore.GetRequestTokensAsync(httpContext);
它是从Cookie中拿到一个指定的前缀为.AspNetCore.Antiforgery.的Cookie，并根据这个Cookie进行后面相应的判断。下面是验证的具体实现：
public bool TryValidateTokenSet(
HttpContext httpContext,
AntiforgeryToken cookieToken,
AntiforgeryToken requestToken,
out string message)
{
//去掉了部分非空的判断
// Do the tokens have the correct format?
if (!cookieToken.IsCookieToken || requestToken.IsCookieToken)
{
message = Resources.AntiforgeryToken_TokensSwapped;
return false;
}
// Are the security tokens embedded in each incoming token identical?
if (!object.Equals(cookieToken.SecurityToken, requestToken.SecurityToken))
{
message = Resources.AntiforgeryToken_SecurityTokenMismatch;
return false;
}
// Is the incoming token meant for the current user?
var currentUsername = string.Empty;
BinaryBlob currentClaimUid = null;
var authenticatedIdentity = GetAuthenticatedIdentity(httpContext.User);
if (authenticatedIdentity != null)
{
currentClaimUid = GetClaimUidBlob(_claimUidExtractor.ExtractClaimUid(httpContext.User));
if (currentClaimUid == null)
{
currentUsername = authenticatedIdentity.Name ?? string.Empty;
}
}
// OpenID and other similar authentication schemes use URIs for the username.
// These should be treated as case-sensitive.
var comparer = StringComparer.OrdinalIgnoreCase;
if (currentUsername.StartsWith("http://", StringComparison.OrdinalIgnoreCase) ||
currentUsername.StartsWith("https://", StringComparison.OrdinalIgnoreCase))
{
comparer = StringComparer.Ordinal;
}
if (!comparer.Equals(requestToken.Username, currentUsername))
{
message = Resources.FormatAntiforgeryToken_UsernameMismatch(requestToken.Username, currentUsername);
return false;
}
if (!object.Equals(requestToken.ClaimUid, currentClaimUid))
{
message = Resources.AntiforgeryToken_ClaimUidMismatch;
return false;
}
// Is the AdditionalData valid?
if (_additionalDataProvider != null &&
!_additionalDataProvider.ValidateAdditionalData(httpContext, requestToken.AdditionalData))
{
message = Resources.AntiforgeryToken_AdditionalDataCheckFailed;
return false;
}
message = null;
return true;
}
注：验证前还有一个反序列化的过程，这个反序列化就是从Cookie中拿到要判断的cookietoken和requesttoken
如何使用
前面粗略介绍了一下其内部的实现，下面再用个简单的例子来看看具体的使用情况：
使用一：常规的Form表单
先在视图添加一个Form表单
<form id="form1" action="/home/antiform" method="post">
@Html.AntiForgeryToken()
<p><input type="text" name="message" /></p>
<p><input type="submit" value="Send by Form" /></p>
</form>
在控制器添加一个Action
[ValidateAntiForgeryToken]
[HttpPost]
public IActionResult AntiForm(string message)
{
return Content(message);
}
来看看生成的html是不是如我们前面所说，将@Html.AntiForgeryToken()输出为一个name为__RequestVerificationToken的隐藏域：
再来看看cookie的相关信息：
可以看到，一切都还是按照前面所说的执行。在输入框输入信息并点击按钮也能正常显示我们输入的文字。
使用二：Ajax提交
表单：
<form id="form2" action="/home/antiajax" method="post">
@Html.AntiForgeryToken()
<p><input type="text" name="message" id="ajaxMsg" /></p>
<p><input type="button" id="btnAjax" value="Send by Ajax" /></p>
</form>
js:
$(function () {
$("#btnAjax").on("click", function () {
$("#form2").submit();
});
})
这样子的写法也是和上面的结果是一样的！
怕的是出现下面这样的写法：
$.ajax({
type: "post",
dataType: "html",
url: '@Url.Action("AntiAjax", "Home")',
data: { message: $('#ajaxMsg').val() },
success: function (result) {
alert(result);
},
error: function (err, scnd) {
alert(err.statusText);
}
});
这样，正常情况下确实是看不出任何毛病，但是实际确是下面的结果(400错误)：
相信大家也都发现了问题的所在了！！隐藏域的相关内容并没有一起post过去！！
处理方法有两种：
方法一：
在data中加上隐藏域相关的内容，大致如下：
$.ajax({
//
data: { message: $('#ajaxMsg').val(), __RequestVerificationToken: $("input[name='__RequestVerificationToken']").val()}
});
方法二：
在请求中添加一个header
$("#btnAjax").on("click", function () {
var token = $("input[name='__RequestVerificationToken']").val();
$.ajax({
type: "post",
dataType: "html",
url: '@Url.Action("AntiAjax", "Home")',
data: { message: $('#ajaxMsg').val() },
headers:
{
"RequestVerificationToken": token
},
success: function (result) {
alert(result);
},
error: function (err, scnd) {
alert(err.statusText);
}
});
});
这样就能处理上面出现的问题了！
使用三：自定义相关信息
可能会有不少人觉得，像那个生成的隐藏域那个name能不能换成自己的，那个cookie的名字能不能换成自己的〜〜
答案是肯定可以的，下面简单示范一下：
在Startup的ConfigureServices方法中，添加下面的内容即可对默认的名称进行相应的修改。
services.AddAntiforgery(option =>
{
option.CookieName = "CUSTOMER-CSRF-COOKIE";
option.FormFieldName = "CustomerFieldName";
option.HeaderName = "CUSTOMER-CSRF-HEADER";
});
相应的，ajax请求也要做修改：
var token = $("input[name='CustomerFieldName']").val();//隐藏域的名称要改
$.ajax({
type: "post",
dataType: "html",
url: '@Url.Action("AntiAjax", "Home")',
data: { message: $('#ajaxMsg').val() },
headers:
{
"CUSTOMER-CSRF-HEADER": token //注意header要修改
},
success: function (result) {
alert(result);
},
error: function (err, scnd) {
alert(err.statusText);
}
});
下面是效果：
Form表单：
Cookie：
本文涉及到的相关项目：
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Preventing Cross-Site Request Forgery (XSRF/CSRF) Attacks in ASP.NET Core
