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OAuth授权与CSRF攻击

OAuth简介

OAuth是一个关于授权(authorization)的开放网络标准,在全世界得到广泛应用,目前的版本是2.0版。

OAuth在”客户端”与”服务提供商”之间,设置了一个授权层(authorization layer)。”客户端”不能直接登录”服务提供商”,只能登录授权层,以此将用户与客户端区分开来。”客户端”登录授权层所用的令牌(token),与用户的密码不同。用户可以在登录的时候,指定授权层令牌的权限范围和有效期。
“客户端”登录授权层以后,”服务提供商”根据令牌的权限范围和有效期,向”客户端”开放用户储存的资料。

OAuth授权流程

授权流程

  1. 用户打开客户端以后,客户端要求用户给予授权
  2. 用户同意给予客户端授权
  3. 客户端使用上一步获得的授权,向认证服务器申请令牌
  4. 认证服务器对客户端进行认证以后,确认无误,同意发放令牌
  5. 客户端使用令牌,向资源服务器申请获取资源
  6. 资源服务器确认令牌无误,同意向客户端开放资源

不难看出来,上面六个步骤之中,2是关键,即用户怎样才能给于客户端授权。有了这个授权以后,客户端就可以获取令牌,进而凭令牌获取资源。

获取授权的四种模式

客户端必须得到用户的授权(authorization grant),才能获得令牌(access token)。OAuth 2.0定义了四种授权方式。

  • 授权码模式(authorization code)
  • 简化模式(implicit)
  • 密码模式(resource owner password credentials)
  • 客户端模式(client credentials)

授权码模式(authorization code)是功能最完整、流程最严密的授权模式,也是目前大多数平台所使用的方式。它的特点就是通过客户端的后台服务器,与”服务提供商”的认证服务器进行互动。下面就只记录该模式的逻辑。

授权码模式(authorization code)

流程

授权码流程

步骤如下:

  1. 用户访问客户端,后者将前者导向认证服务器。
  2. 用户选择是否给予客户端授权。
  3. 假设用户给予授权,认证服务器将用户导向客户端事先指定的”重定向URI”(redirection URI),同时附上一个授权码。
  4. 客户端收到授权码,附上早先的”重定向URI”,向认证服务器申请令牌。这一步是在客户端的后台的服务器上完成的,对用户不可见。
  5. 认证服务器核对了授权码和重定向URI,确认无误后,向客户端发送访问令牌(access token)和更新令牌(refresh token)。

参数

A: 客户端申请认证的URI

  • response_type:表示授权类型,必选项,此处的值固定为”code”
  • client_id:表示客户端的ID,必选项
  • redirect_uri:表示重定向URI,可选项
  • scope:表示申请的权限范围,可选项
  • state:表示客户端的当前状态,可以指定任意值,认证服务器会原封不动地返回这个值

例:

GET /authorize?response_type=code&client_id=s6BhdRkqt3&state=xyz&redirect_uri=https%3A%2F%2Fclient%2Eexample%2Ecom%2Fcb HTTP/1.1

Host: server.example.com

C: 服务器回应客户端的URI

  • code:表示授权码,必选项。该码的有效期应该很短,通常设为10分钟,客户端只能使用该码一次,否则会被授权服务器拒绝。该码与客户端ID和重定向URI,是一一对应关系
  • state:如果客户端的请求中包含这个参数,认证服务器的回应也必须一模一样包含这个参数

例:

HTTP/1.1 302 Found

Location: https://client.example.com/cb?code=SplxlOBeZQQYbYS6WxSbIA&state=xyz

D: 客户端向认证服务器申请令牌的HTTP请求

  • grant_type:表示使用的授权模式,必选项,此处的值固定为”authorization_code”
  • code:表示上一步获得的授权码,必选项
  • redirect_uri:表示重定向URI,必选项,且必须与A步骤中的该参数值保持一致
  • client_id:表示客户端ID,必选项

例:

POST /token HTTP/1.1

Host: server.example.com

Authorization: Basic czZCaGRSa3F0MzpnWDFmQmF0M2JW

Content-Type: application/x-www-form-urlencoded


grant_type=authorization_code&code=SplxlOBeZQQYbYS6WxSbIA
&redirect_uri=https%3A%2F%2Fclient%2Eexample%2Ecom%2Fcb

E: 认证服务器发送的HTTP回复

  • access_token:表示访问令牌,必选项
  • token_type:表示令牌类型,该值大小写不敏感,必选项,可以是bearer类型或mac类型
  • expires_in:表示过期时间,单位为秒如果省略该参数,必须其他方式设置过期时间
  • refresh_token:表示更新令牌,用来获取下一次的访问令牌,可选项
  • scope:表示权限范围,如果与客户端申请的范围一致,此项可省略

例:

HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: application/json;charset=UTF-8
Cache-Control: no-store
Pragma: no-cache

{
  "access_token":"2YotnFZFEjr1zCsicMWpAA",
  "token_type":"example",
  "expires_in":3600,
  "refresh_token":"tGzv3JOkF0XG5Qx2TlKWIA",
  "example_parameter":"example_value"
}

从上面代码可以看到,相关参数使用JSON格式发送(Content-Type: application/json)。此外,HTTP头信息中明确指定不得缓存。

在做 OAuth 的时候,开发者的安全意识不高的话,很可能会忽略 state 参数,从而导致出现 csrf漏洞, 出现的原因如下

忽略state参数导致的CSRF漏洞

攻击逻辑

攻击逻辑

授权码流程中的第三步假设用户给予授权,认证服务器将用户导向客户端事先指定的"重定向URI"(redirection URI),同时附上一个授权码, 举例来说, A用户登录 比目官网 之后, 点击绑定 github 的按钮, 同意授权之后github会跳回比目链接, 链接带有授权码, 比目服务器会根据拿到的code来调取github接口获取A用户的github平台的openid, 并且将该github账号绑定至该比目账号, 这个是大略的绑定流程。

问题在于github授权完成跳回bmob的带有code的重定向URI对于bmob服务器来说是无状态的, 该code标识的只是A用户在github平台的唯一性, 所以如果A用户在拿到重定向URI之后立即中断浏览器的执行而将该链接发给B用户, 如果B用户恰好也已经登录了bmob, 那bmob服务器依然会正常执行绑定流程, 即通过该URI中A的code调用github接口获取到A的openid, 结果就是使用A的github账号绑定了B的bmob账号, 即现在A可以通过自己的github账号登录B的bmob账号,从而完成了CSRF攻击。

使用state参数防止CSRF攻击

上述攻击的关键就在于bmob服务器无法判断由github重定向回的URI是否是当前登录用户B所发起的授权,而state参数就是为此服务,即通过state参数来判断code是否合法。

具体做法是bmob在授权码流程第一步中生成一个 唯一的随机数(state) 存入当前用户的session中,并传给github接口,回调时该state参数会随code一起返回给bmob服务器,bmob服务器则可以通过github回调传回的state参数和当前登录用户session中的state参数对比来判断是否合法。比如上面那个例子中A将回调的URI发给B,B用户打开此链接之后比目服务器会判断到用户B的session中并不存在state值或不等于回调的state值,从而阻挡了CSRF攻击。

即:回调时对用户session中state值和回调URI中的state参数做判空操作和对比

其他

如上可知其实针对oauth做CSRF攻击条件也是比较苛刻的

  • 攻击者必须了解第三方网站可能的 绑定特性,否则攻击极可能失败。绝大多数网站都是一个网站账号只能绑定一个OAuth提供方账号(比如微博帐号)。这种特性,导致这个漏洞在绝大多数网站根本无法快速撒网,只能定向劫持未绑定的用户到攻击者OAuth账号上,而攻击一次后,这个账号必须解绑才能用于别的攻击,导致利用难度增大不少。
  • 攻击者还必须了解被定向劫持用户的上网习惯。在这个漏洞中,绝大部分都需要受害者在第三方网站上处于 登录状态,否则攻击基本失效。
  • 攻击者还必须了解第三方网站、以及用户在该第三方网站上存在的利益。现在的攻击有许多都是带有利益的,如果是电商类的话,网站本身的金钱利益驱动可能存在,但又需要判断该用户在该网站是否存在高价值,这就增加了额外的工作量;如果只是娱乐类网站,除了言论相关和用户所拥有的网站管理权,我还想不出有什么可以吸引攻击者去定向攻击。

另一方面即说明 利用OAuth进行CSRF攻击不用发生在第三方登录上面,不过遵守OAuth协议规则使用state参数也是一个好的编码习惯,任何场景都有此必要。









参考:

理解OAuth 2.0 - 阮一峰

OAuth2:忽略 state 参数引发的 csrf 漏洞 - pzxwhc