OAuth授权与CSRF攻击

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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