表单身份验证（Forms Authentication）

WebForms中的表单身份验证

在讲解MVC提供的安全策略之前，还是先看下WebForms中常见的表单身份验证（Forms Authentication），这种身份验证的过程也很简单：

用户提供登录信息（比如用户名和密码）。
登录信息验证通过后，会创建一个包含用户名的FormsAuthenticationTicket对象。
对此Ticket对象进行加密，并将加密结果以字符串的形式保存到浏览器Cookie中。

后会的所有HTTP请求，都会带上这个Cookie并由WebForms进行比对，同时对外公开如下两个属性：

HttpContext.User.Identity.IsAuthenticated
HttpContext.User.Identity.Name

在Web.config中，我们一般需要配置登录页面（loginUrl）、登录后的跳转页面（defaultUrl），

登录后的保持时间（timeout）等信息：

<system.web>
<authentication mode="Forms">
      <forms loginUrl="~/default.aspx" timeout="120"
defaultUrl="~/main.aspx" protection="All" path="/" />
</authentication>
<authorization>
      <deny users="?" />
</authorization>
</system.web>

上面这个配置拒绝了所有用户的匿名访问，当然我们在<system.web>节的外面更改指定目录的访问权限，比如：

<location path="res">
       <system.web>
         <authorization>
              <allow users="*" />
         </authorization>
       </system.web>
</location>

这个配置允许匿名用户对res目录的访问（一般是静态资源）。

MVC中的表单身份验证

MVC对验证模型进行了重写，但是基本的原理没有变化，我们更关注的是不同点：

WebForms中基于目录进行权限控制。
MVC中对控制器或者控制器的方法进行权限控制。

理解这一点也不难，因为MVC中没有和物理目录对应的URL，并且同一个控制器方法可能会对应多个访问URL，这一过程是由路由引擎配置的，在第一篇文章中有简单介绍。

Authorize注解

在MVC中，我们要保护的资源不是文件夹目录，而是控制器和控制器方法，所以MVC提供了授权过滤器（Authorize Filter）对此进行保护，它是以数据注解的形式提供的。

[Authorize]
public class StudentsController : Controller
{
       ...
}

这里是对整个控制器进行了保护，防止匿名用户访问，这时访问会得到一个错误的页面：

配置表单身份验证

现在添加配置信息：

<system.web>
<authentication mode="Forms">
  <forms loginUrl="~/Home/Login" defaultUrl="~/Students" timeout="120" protection="All" path="/" />
</authentication>
</system.web>

指定了登录页面~/Home/Login，登录后的页面是~/Students，现在再来浏览页面：

http://localhost:55654/Students

这次访问有两个HTTP请求，并且浏览器地址栏的URL改变了：

http://localhost:55654/Home/Login?ReturnUrl=%2fStudents

这样的地方我们很熟悉，ReturnUrl参数指定了登录成功后需要调整的页面，而~/Home/Login则是我们刚刚在Web.config中配置的登录页面。

两个HTTP请求中的第一个，响应码是302，这是一个重定向响应，浏览器会自动识别302响应并跳转到响应头中Location指定的网址。所以第二个请求是由浏览器发起的，但是我们尚未定义Login页面，所以返回404未找到。

创建登录页面

定义Home/Login控制器方法：

public class HomeController : Controller
{
       public ActionResult Login()
       {
              return View();
       }
}

在操作方法内部点击右键，选择[添加视图…]菜单项：

在弹出的向导对话框中，选择[Empty(without Model)]，我们来手工创建视图内容：

完成的视图页面：

@{
    ViewBag.Title = "Login";
}

<h2>Login</h2>

@using (Html.BeginForm())
{
    @Html.AntiForgeryToken()

    <input type="text" name="UserName" />
    <input type="password" name="Password" />
    <input type="submit" value="登录" />
}

点击[登录]按钮，表单会通过POST请求提交到Login方法：

[HttpPost]
[ValidateAntiForgeryToken]
public ActionResult Login(string UserName, string Password)
{
       if(UserName == "sanshi" && Password == "pass")
       {
              FormsAuthentication.RedirectFromLoginPage("sanshi", false);
       }
       return View();
}

这里硬编码了管理员的用户名和密码，在实际应用中可能需要从数据库中读取。

在布局中显示登录状态

接下来，我们需要在布局页面（Shared/_Layout.cshtml）中放置登录后的信息以及[退出系统]按钮：

@if (User.Identity.IsAuthenticated)
{
       using (Html.BeginForm("Logout", "Home", FormMethod.Post, new { id = "logoutForm" }))
       {
              @Html.AntiForgeryToken()
              <ul class="nav navbar-nav navbar-right">
                     <li><a href="javascript:;">Hello, @User.Identity.Name</a></li>
                     <li><a href="javascript:;" id="logout">退出系统</a></li>
              </ul>
       }
}
else
{
       <ul class="nav navbar-nav navbar-right">
              <li>@Html.ActionLink("登录", "Login", "Home")</li>
       </ul>
}

这段代码有两层逻辑：

如果用户已经验证过身份，则显示一个表单，里面放置[Hello, sanshi]以及一个登录按钮。受限于Bootstrap的内置样式，这里只能通过a标签来取代input标签，在页面底部还会注册脚本来处理按钮点击事件。
如果是匿名用户，则显示[登录]的超链接。

实现[退出系统]功能

<script>
       $(function () {

              $('#logout').click(function () {
                     $('#logoutForm').submit();
              });
       });
</script>

[退出系统]按钮的后台逻辑，需要先清空客户端Cookie，然后执行客户端跳转：

[HttpPost]
[ValidateAntiForgeryToken]
public ActionResult Logout()
{
       FormsAuthentication.SignOut();
       return RedirectToAction("Index", "Home");
}

运行效果

来看下页面运行效果，首先是登录页面：

登录成功后，直接跳转到~/Students页面：

跨站请求伪造（CSRF）

在前面的HTTP POST请求中，我们多次在View和Controller中看下如下代码：

View中调用了Html.AntiForgeryToken()。
Controller中的方法添加了[ValidateAntiForgeryToken]注解。

这样看似一对的写法其实是为了避免引入跨站请求伪造（CSRF）攻击。

这种攻击形式大概在2001年才为人们所认知，2006年美国在线影片租赁网站Netflix爆出多个CSRF漏洞，2008年流行的视频网址YouTube受到CSRF攻击，同年墨西哥一家银行客户受到CSRF攻击，杀毒厂商McAfee也曾爆出CSRF攻击（引自wikipedia）。

之所以很多大型网址也遭遇CSRF攻击，是因为CSRF攻击本身的流程就比较长，很多开发人员可能在几年的时间都没遇到CSRF攻击，因此对CSRF的认知比较模糊，没有引起足够的重视。

CSRF攻击的模拟示例

我们这里将通过一个模拟的示例，讲解CSRF的攻击原理，然后再回过头来看下MVC提供的安全策略。

看似安全的银行转账页面

假设我们是银行的Web开发人员，现在需要编写一个转账页面，客户登录后在此输入对方的账号和转出的金额，即可实现转账：

[Authorize]
public ActionResult TransferMoney()
{
       return View();
}

[HttpPost]
[Authorize]
public ActionResult TransferMoney(string ToAccount, int Money)
{
       // 这里放置转账业务代码

       ViewBag.ToAccount = ToAccount;
       ViewBag.Money = Money;
       return View();
}

由于这个过程需要身份验证，所以我们为TransferMoney的两个操作方法都加上了注解[Authorize]，以阻止匿名用户的访问。

如果直接访问http://localhost:55654/Home/TransferMoney，会跳转到登录页面：

登录后，来到转账页面，我们看下转账的视图代码：

@{
    ViewBag.Title = "Transfer Money";
}
 
<h2>Transfer Money</h2>
 
@if (ViewBag.ToAccount == null)
{
    using (Html.BeginForm())
    {
        <input type="text" name="ToAccount" />
        <input type="text" name="Money" />
        <input type="submit" value="转账" />
    }
}
else
{
    @:您已经向账号 [@ViewBag.ToAccount] 转入 [@ViewBag.Money] 元！
}

视图代码中有一个逻辑判断，根据ViewBag.ToAccount是否为空来显示不同内容：

ViewBag.ToAccount为空，则表明是页面访问。
ViewBag.ToAccount不为空，则为转账成功，需要显示转账成功的提示信息。

来看下页面运行效果：

功能完成！看起来没有任何问题，但是这里却又一个CSRF漏洞，隐蔽而难于发现。

我是黑客，Show me the money

这里就有两个角色，银行的某个客户A，黑客B。

黑客B发现了银行的这个漏洞，就写了两个简单的页面，页面一（click_me_please.html）：

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html;charset=utf-8" />
</head>
<body>
      
       哈哈，逗你玩的！
      
       <iframe frameborder="0"
style="display:none;" src="./click_me_please_iframe.html"></iframe>
 
</body>
</html>

第一个页面仅包含了一个隐藏的iframe标签，指向第二个页面（click_me_please_iframe.html）：

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html;charset=utf-8" />
</head>
<body onload="document.getElementById('myform1').submit();">
 
      
       <form method="POST" id="myform1"
action="http://localhost:55654/Home/TransferMoney">
              <input type="hidden" name="ToAccount" value="999999999">
              <input type="hidden" name="Money" value="3000">
       </form>
 
</body>
</html>

第二个页面放置了一个form标签，并在里面放置了黑客自己的银行账号和转账金额，在页面打开时提交表单（body的onload属性）。

现在黑客把这两个页面放到公网：

http://fineui.com/demo_mvc/csrf/click_me_please.html

然后批量向用户发送带有攻击链接的邮件，而银行的客户A刚好登录了银行系统，并且手贱点击了这个链接：

然后你将看到这个页面：

你可能会在心里想，谁这么无聊，然后郁闷的关闭了这个页面。之后客户A会更加郁闷，因为黑客B的银行账号[999999999]已经成功多了3000块钱！

到底怎么转账的，不是有身份验证吗

是的。转账的确是需要身份验证，现在的问题是你登录了银行系统，已经完成了身份验证，并且在浏览器新的Tab中打开了黑客的链接，我们来看下到底发生了什么：

这里有三个HTTP请求，第一个就是[逗你玩]页面，第二个是里面的IFrame页面，第三个是IFrame加载完毕后发起的POST请求，也就是具体的转账页面。因为IFrame是隐藏的，所以用户并不知道发生了什么。

我们来具体看下第三个请求：

明显这次转账是成功的，并且Cookie中带上了用户身份验证信息，所有后台根本不知道这次请求是来自黑客的页面，转账成功的返回内容：

如何阻止CSRF攻击

从上面的实例我们可以看出，CSRF源于表单身份验证的实现机制。

由于HTTP本身是无状态的，也就是说每一次请求对于Web服务器来说都是全新的，服务器不知道之前请求的任何状态，而身份验证需要我们在第二次访问时知道是否登录的状态（不可能每次请求都验证账号密码），这本身就是一种矛盾！

解决这个矛盾的办法就是Cookie，Cookie可以在浏览器中保存少量信息，所以Forms Authentication就用Cookie来保存加密过的身份信息。而Cookie中保存的全部值在每次HTTP请求中（不管是GET还是POST，也不管是静态资源还是动态资源）都会被发送到服务器，这也就给CSRF以可乘之机。

所以，CSRF的根源在于服务器可以从Cookie中获知身份验证信息，而无法得知本次HTTP请求是否真的是用户发起的。

Referer验证

Referer是HTTP请求头信息中的一部分，每当浏览器向服务器发送请求时，都会附带上Referer信息，表明当前发起请求的页面地址。

一个正常的转账请求，我们可以看到Referer和浏览器地址栏是一致的：

我们再来看下刚才的黑客页面：

可以看到Referer的内容和当前发起请求的页面地址一样，注意对比：

浏览器网址：click_me_please.html
HTTP请求地址：Home/TransferMoney
Referer：click_me_please_iframe.html，注意这个是发起请求的页面，而不一定就是浏览器地址栏显示的网址。

基于这个原理，我们可以简单的对转账的POST请求进行Referer验证：

[HttpPost]
[Authorize]
public ActionResult TransferMoney(string ToAccount, int Money)
{
       if(Request.Url.Host != Request.UrlReferrer.Host)
       {
              throw new Exception("Referrer validate fail!");
       }
 
       // 这里放置转账业务代码
 
       ViewBag.ToAccount = ToAccount;
       ViewBag.Money = Money;
       return View();
}

此时访问http://fineui.com/demo_mvc/csrf/click_me_please.html，恶意转账失败：

MVC默认支持的CSRF验证

MVC默认提供的CSRF验证方式更加彻底，它通过验证当前请求是否真的来自用户的操作。

在视图页面，表单内部增加对Html.AntiForgeryToken函数的调用：

@if (ViewBag.ToAccount == null)
{
    using (Html.BeginForm())
    {
        @Html.AntiForgeryToken()

        <input type="text" name="ToAccount" />
        <input type="text" name="Money" />
        <input type="submit" value="转账" />
    }
}
else
{
    @:您已经向账号 [@ViewBag.ToAccount] 转入 [@ViewBag.Money] 元！
}

这会在表单标签里面和Cookie中分别生成一个名为__RequestVerificationToken 的Token：

然后添加[ValidateAntiForgeryToken]注解到控制器方法中：

[HttpPost]
[Authorize]
[ValidateAntiForgeryToken]
public ActionResult TransferMoney(string ToAccount, int Money)
{
       // 这里放置转账业务代码

       ViewBag.ToAccount = ToAccount;
       ViewBag.Money = Money;
       return View();
}

在服务器端，会验证这两个Token是否一致（不是相等），如果不一致就会报错。

下面手工修改表单中这个隐藏字段的值，来看下错误提示：

类似的道理，运行黑客页面http://fineui.com/demo_mvc/csrf/click_me_please.html，恶意转账失败：

此时，虽然Cookie中的__RequestVerificationToken提交到了后台，但是黑客无法得知表单字段中的__RequestVerificationToken值，所以转账失败。

过多提交攻击（Over-Posting）

在编辑Student的控制器方法中，有一个Bind特性注解，我们来回顾一下：

[HttpPost]
[ValidateAntiForgeryToken]
public ActionResult Edit([Bind(Include = "ID,Name,Gender,Major,EntranceDate")] Student student)
{
       if (ModelState.IsValid)
       {
              db.Entry(student).State = EntityState.Modified;
              db.SaveChanges();
              return RedirectToAction("Index");
       }
       return View(student);
}

这是为了防止Over-Posting攻击，这个理解起来相对简单一点，Bind特性的Include属性用来指定一个白名单，所有在白名单中的属性都会参与模型绑定。

假设在Student模型中增加一个[职务]的字段：

public string Job {get; set;}

如果没有Bind特性，那么在更新Student信息时，恶意用户可以通过模拟POST请求（第二篇文章有介绍）来提交Job的值，从而导致数据库中用户的Job改变。而Bind特性就是为了避免这种情况的发生。

Bind特性还提供了黑名单的设置方式，类似如下所示：

[Bind(Exclude = "Job")]

但是，一般我们推荐使用白名单，这样即使模型发生改变，也不会影响到现有的功能。

=========【2017-01-07】更新==========================================

上面模型绑定时，通过Bind属性指定了需要绑定的属性列表，没有指定Job属性，所以模型绑定后Job=NULL

如果之前设置过Job="工程师"，那么通过如下代码：

db.Entry(student).State = EntityState.Modified;
db.SaveChanges();

之后，这个Job就会被设为NULL，执行的SQL语句：

exec sp_executesql N'UPDATE [dbo].[Students]
SET [Name] = @0, [Gender] = @1, [Major] = @2, [Job] = NULL, [EntranceDate] = @3
WHERE ([ID] = @4)
',N'@0 nvarchar(200),@1 int,@2 nvarchar(200),@3 datetime2(7),@4 int',@0=N'张三石8',@1=1,@2=N'材料科学与工程系',@3='2000-09-01 00:00:00',@4=1
go

可见，虽然我仅仅更改了Name字段，但是全部字段都会被更新到数据，并且Job被覆盖为NULL。

这是我们不希望看到的结果。

解决方法一：

我们可以通过设置Job属性未改变，来不更新Job字段：

db.Entry(student).State = EntityState.Modified;
db.Entry(student).Property(s => s.Job).IsModified = false;
db.SaveChanges();

此时的SQL语句：

exec sp_executesql N'UPDATE [dbo].[Students]
SET [Name] = @0, [Gender] = @1, [Major] = @2, [EntranceDate] = @3
WHERE ([ID] = @4)
',N'@0 nvarchar(200),@1 int,@2 nvarchar(200),@3 datetime2(7),@4 int',@0=N'张三石9',@1=1,@2=N'材料科学与工程系',@3='2000-09-01 00:00:00',@4=1
go

解决方法二：

我们也可以先从数据库获取Student对象，然后更新部分字段：

var _student = db.Students.Find(student.ID);
_student.Name = student.Name;
_student.Gender = student.Gender;
_student.Major = student.Major;
_student.EntranceDate = student.EntranceDate;

db.SaveChanges();

此时会有两个SQL查询，第一个是按照ID检索，第二个是更新：

exec sp_executesql N'SELECT TOP (2) 
    [Extent1].[ID] AS [ID], 
    [Extent1].[Name] AS [Name], 
    [Extent1].[Gender] AS [Gender], 
    [Extent1].[Major] AS [Major], 
    [Extent1].[Job] AS [Job], 
    [Extent1].[EntranceDate] AS [EntranceDate]
    FROM [dbo].[Students] AS [Extent1]
    WHERE [Extent1].[ID] = @p0',N'@p0 int',@p0=1
go


exec sp_executesql N'UPDATE [dbo].[Students]
SET [Name] = @0
WHERE ([ID] = @1)
',N'@0 nvarchar(200),@1 int',@0=N'张三石10',@1=1
go

特别注意：此时的SQL更新语句，不再是全部更新，而是仅仅更新变化的数据（因为通过第一次的查询，EF知道数据库的字段值，从而可以得知那些需要更新）。