Django网络安全

【Django网络安全】跨站点请求伪造保护,CSRF如何正确使用

前言

CSRF（Cross-site request forgery），中文名跨站点请求伪造。当恶意网站包含一个链接、一个表单按钮或一些javascript，使用登录用户在浏览器中的凭据，打算恶意访问您的网站并执行某些操作时，就会发生这种攻击。还包括一种相关的攻击类型“登录CSRF”，即攻击站点诱使用户的浏览器使用他人的凭据登录站点。
XSS和CSRF正好相反，XSS 利用的是用户对指定网站的信任，CSRF 利用的是网站对用户网页浏览器的信任。直接的说就是我们需要保护POST、PUT和DELETE请求。
向网友借个图

一、CSRF攻击场景

对于用户的的所有操作，除了get查询，其他请求都需要保护，包括POST、PUT和DELETE。

发送邮件
修改账户信息
资金转账
盗取用户隐私数据
网站被上传网马
作为其他攻击方式的辅助攻击（比如xss）
传播CSRF蠕虫（见下文中的YouTube CSRF漏洞）
等等

二、CSRF攻击的防御手段

1.验证 HTTP Referer 字段

这种方式理论上可行，实际情况是Referer可以被伪造。

2.请求地址添加token并验证

django的验证方式是csrftoken验证。实现的主要是长cookie中csrftoken和表单中的csrfmiddlewaretoken是否为同一加密编码来源来实现csrf防御。csrftoken和csrfmiddlewaretoken这两个参数在接下来是我们关注的重点。

三、Django的CSRF防御解析

django的csrf防御是通过中间价来执行，默认是开启状态。位置是django项目的settings文件。

MIDDLEWARE = [
    'django.middleware.security.SecurityMiddleware',
    'django.contrib.sessions.middleware.SessionMiddleware',
    'django.middleware.common.CommonMiddleware',
    'django.middleware.csrf.CsrfViewMiddleware',  # csrf防御
    'django.contrib.auth.middleware.AuthenticationMiddleware',
    'django.contrib.messages.middleware.MessageMiddleware',
    'django.middleware.clickjacking.XFrameOptionsMiddleware',
    'utils.middleware.LogMiddleware.OpLog',  # 访问记录
]

1.CSRF防护的过程

CsrfViewMiddleware中间件使用的情况下，通过中间件的process_request方法获取请求cookie中的csrftoken，通过process_view获取post、put、delete请求cookie中的csrftoken和表单中的csrfmiddlewaretoken并进行校验（不通过就是403），通过process_response设置cookie的csrftoken参数。

2.cookie中的csrftoken

这里我都是用xadmin后端来验证的，也可以使用admin后端。首先看下get请求中的cookie中csrftoken参数。


我们再来看下post请求cookie中的csrftoken参数和表单中的csrfmiddlewaretoken参数。

3.session中的csrftoken

在第1部分中我们看到请求的cookie中是存在csrftoken参数的，而且这个参数时长是365天的长cookie。csrftoken其实是每次用户登录时生成的csrftoken，如果用户不注销或登出（django的logout方法），这个参数不会改变，并且每次重新登录时刷新csrftoken。
我们知道cookie时保留在客户端浏览器上的，浏览器时无法长久保留cookie的，可能应为客户端种种问题而丢失（浏览器崩溃、重装、更换浏览器等）。这里就衍生出了将csrftoken保存至sessions，通过服务器来保存csrftoken，并通过后端来验证csrftoken。
具体操作是需要在django的settings中修改配置，使cookie保存至sessions。

CSRF_USE_SESSIONS=True # 在用户会话中而不是在cookie中存储CSRF令牌,实际意义不大。

4.html中的csrftoken

在第1部分中我们看到了表单中的csrfmiddlewaretoken参数，在django的使用中，我们会在表单中使用csrftoken

<form method="post">{% csrf_token %} </form>

表单中的csrf_token 实际上就是csrfmiddlewaretoken。

5.装饰器中的csrf函数

我们经常看到很多教程在遇到403报错时，会在django后端使用csrf_exempt装饰器。一般都是在def方法中使用@csrf_exempt，在class类方法中使用@method_decorator(csrf_exempt, name=‘dispatch’)。
csrf_exempt的真正原理是改变csrf_exempt状态为True,在CsrfViewMiddleware中间件的process_view方法中直接跳过csrftoken和csrfmiddlewaretoken的加密校验。

四、前后端不分离场景的正确防御

在django前后端不分离项目中，django通过render方法实现了在表单中生成CsrfViewMiddleware参数。

1.django模板中form表单提交

submit提交

	<form method="post">{% csrf_token %} </form>

2.django模板中ajax提交

在前端一共有三种方式通过验证，示例如下：

方式一：

function getCookie(name) {
    let cookieValue = null;
    if (document.cookie && document.cookie !== '') {
        const cookies = document.cookie.split(';');
        for (let i = 0; i < cookies.length; i++) {
            const cookie = cookies[i].trim();
            // Does this cookie string begin with the name we want?
            if (cookie.substring(0, name.length + 1) === (name + '=')) {
                cookieValue = decodeURIComponent(cookie.substring(name.length + 1));
                break;
            }
        }
    }
    return cookieValue;
}
const csrftoken = getCookie('csrftoken');

方式二：

# 也可以通过JavaScript Cookie获得。
const csrftoken = Cookies.get('csrftoken');

方式三：

{% csrf_token %}   # 在HTML中包含CSRF令牌
<script>
	const csrftoken = document.querySelector('[name=csrfmiddlewaretoken]').value;
</script>

具体的ajax请求处理如下：

<script>
		const request = new Request(
		    /* URL */,
		    {headers: {'X-CSRFToken': csrftoken}}
		);
		fetch(request, {
		    method: 'POST',
		    mode: 'same-origin'  // Do not send CSRF token to another domain.
		}).then(function(response) {
		    // ...
		});	
</script>

综上所述，Cookies中获取的csrftoken写入到表单的csrfmiddlewaretoken肯定时能校验通过的。前边我们说到，cookie中可以存储csrftoken，sessions中也可以，针对不同的配置，使用的方式时不同的。主要是CSRF_USE_SESSIONS 和 CSRF_COOKIE_HTTPONLY参数。

当CSRF_USE_SESSIONS或CSRF_COOKIE_HTTPONLY 为默认值，即Flase时，三种方式均可。
当CSRF_USE_SESSIONS或CSRF_COOKIE_HTTPONLY 为True时，只能使用方式三。

五、前后端分离场景的正确防御

我使用的前后端分离是基于django+vue的，django后端使用drf和jwt，并且通过django-cors-headers处理跨域问题。在涉及到网络安全的时候，处理csrf防御问题衍生出了本博客。前后端分离的csrf的防护需要后端提供csrfmiddlewaretoken参数供前端调用，并在使用post、put和delete请求时添加到headers中。基于前后端分离项目，有时需要考虑请求的幂等性，可以考虑将csrfmiddlewaretoken设置为幂等性的验证token。

1.django提供接口

urls.py文件

urlpatterns = [
    path('get_csrf_token/', get_csrf_token),  # 获取csrf_token
]

views.py文件

from django.middleware.csrf import get_token

def get_csrf_token(request):
    csrftoken= get_token(request)
    return JsonResponse({'csrftoken': csrftoken})

2.现在所有函数都应该去除csrf装饰器

3.vue获取csrftoken添加至请求

总结

处理csrf的过程中，使用csrf装饰器的都是干扰项，整理初这个文章很不容易，希望所有小伙伴不要被困扰，如有问题欢迎指正。