Spring Boot中的CSRF攻击及预防

什么是CSRF攻击？

CSRF（Cross-site Request Forgery）跨站请求伪造，也称为“one-click attack”或“session riding”，是一种网络攻击方式，攻击者通过在受害者浏览器上欺骗或伪造请求，在用户不知情的情况下执行某些操作，如发送电子邮件、转移资金、更改密码等。

CSRF攻击利用了Web应用程序的漏洞，攻击者可以通过构造恶意请求来执行某些操作，而受害者则可能会被骗到点击或访问这些请求。由于这些请求看起来和正常请求一样，因此受害者很难意识到自己正在被攻击。

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Spring Boot中的CSRF攻击

在Spring Boot中，由于Web应用程序通常使用基于表单的身份验证机制，因此存在CSRF攻击的风险。攻击者可以通过构造恶意请求，在用户不知情的情况下执行某些操作，如更改密码、发送电子邮件等。

Spring Boot中的CSRF攻击通常是通过欺骗用户来实现的。攻击者可以通过构造伪造的表单或URL来欺骗用户。例如，攻击者可以在一个虚假的登录页面上设置一个隐藏的表单，当用户输入用户名和密码时，这个表单会自动提交。攻击者还可以在一个虚假的广告链接中插入一个恶意URL，当用户点击时，这个URL会自动执行某些操作。

预防CSRF攻击

在Spring Boot中，我们可以采取以下措施来预防CSRF攻击：

1. 添加CSRF令牌

CSRF攻击的核心是欺骗用户提交恶意请求。为了防止这种攻击，我们可以在表单中添加一个CSRF令牌，该令牌可以验证表单是否来自于合法的源。Spring Boot提供了CsrfToken类和@EnableCsrf注解来实现这一操作。

例如，我们可以在Spring Boot的配置文件中添加以下配置：

spring:
  security:
    enabled: true
    csrf:
      enabled: true

这将启用Spring Security的CSRF保护机制，并自动在表单中添加一个CSRF令牌。我们还可以在表单中手动添加CSRF令牌：

<form method="post" action="/users">
    <input type="hidden" name="${_csrf.parameterName}" value="${_csrf.token}">
    <!-- 其他表单元素 -->
    <button type="submit">提交</button>
</form>

在上面的代码中，我们使用了input元素来添加一个CSRF令牌，该令牌的名称和值可以从_csrf.parameterName和_csrf.token中获取。

2. 验证请求来源

除了添加CSRF令牌外，我们还可以验证请求的来源是否合法。Spring Boot提供了SameSite属性和@CrossOrigin注解来实现这一操作。

例如，我们可以在Spring Boot的控制器方法中使用@CrossOrigin注解来指定请求的来源：

@CrossOrigin(origins = "http://example.com")
@PostMapping("/users")
public String addUser(@RequestBody User user) {
    // do something with user

    return "success";
}

在上面的代码中，我们使用了@CrossOrigin注解来指定请求的来源为http://example.com，这将限制请求只能来自于该域名。

3. 使用HTTPS协议

HTTPS协议可以加密数据传输，防止数据被篡改或窃取。因此，使用HTTPS协议可以有效地预防CSRF攻击。Spring Boot提供了server.ssl.enabled配置项来启用HTTPS协议。

例如，我们可以在Spring Boot的配置文件中添加以下配置：

server:
  ssl:
    enabled: true
    key-store: classpath:keystore.p12
    key-store-password: password
    key-store-type: PKCS12
    key-alias: mykey

这将启用HTTPS协议，并使用指定的密钥库文件（keystore.p12）和密码来加密数据传输。

4. 定期更改密钥

密钥是保护应用程序安全的关键。如果密钥被泄露，攻击者可以利用它来执行各种攻击。因此，定期更改密钥是预防CSRF攻击的一种重要措施。

在Spring Boot中，我们可以使用Spring Security的CsrfTokenRepository接口来管理CSRF令牌。该接口提供了saveToken和loadToken方法来保存和加载CSRF令牌。

例如，我们可以在Spring Boot的配置文件中添加以下配置：

@Configuration
public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {

    @Autowired
    private CsrfTokenRepository csrfTokenRepository;

    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http.csrf().csrfTokenRepository(csrfTokenRepository);
    }

    @Bean
    public CsrfTokenRepository csrfTokenRepository() {
        HttpSessionCsrfTokenRepository repository = new HttpSessionCsrfTokenRepository();
        repository.setHeaderName("X-XSRF-TOKEN");
        return repository;
    }
}

在上面的代码中，我们创建了一个SecurityConfig类来配置Spring Security。我们使用了HttpSessionCsrfTokenRepository来管理CSRF令牌，并将CSRF令牌保存在会话中。我们还设置了CSRF令牌的名称为X-XSRF-TOKEN，这将在请求头中发送CSRF令牌。

然后，我们可以使用定时任务来定期更改密钥。例如，我们可以创建一个KeyManager类来管理密钥：

@Component
public class KeyManager {

    private String key = generateKey();

    public synchronized String getKey() {
        return key;
    }

    @Scheduled(fixedDelay = 86400000)
    public synchronized void generateNewKey() {
        key = generateKey();
    }

    private String generateKey() {
        SecureRandom random = new SecureRandom();
        byte[] bytes = new byte[32];
        random.nextBytes(bytes);
        return Base64.getEncoder().encodeToString(bytes);
    }
}

在上面的代码中，我们使用了@Scheduled注解来定时更改密钥。该注解指定了定时任务的执行间隔（一天），并使用了SecureRandom类来生成随机字节数组。然后，我们将字节数组转换为Base64编码的字符串，并将其作为新密钥。

最后，我们可以在控制器方法中使用密钥来验证CSRF令牌。例如，我们可以创建一个CsrfValidator类来验证CSRF令牌：

@Component
public class CsrfValidator {

    @Autowired
    private KeyManager keyManager;

    public boolean validate(CsrfToken token, String key) {
        String expectedToken = DigestUtils.sha256Hex(key + token.getParameterName() + token.getToken());
        return expectedToken.equals(token.getToken());
    }

    public boolean validate(HttpServletRequest request) {
        CsrfToken token = (CsrfToken) request.getAttribute(CsrfToken.class.getName());
        String key = keyManager.getKey();
        return validate(token, key);
    }
}