WEB安全防护相关响应头(上)


WEB 安全攻防是个庞大的话题,有各种不同角度的探讨和实践。即使只讨论防护的对象,也有诸多不同的方向,包括但不限于:WEB 服务器、数据库、业务逻辑、敏感数据等等。除了这些我们惯常关注的方面,WEB 安全还有一个重要的元素——网站的使用者

他们通常是完全没有 IT 知识的普通用户,网站方可以做点什么,以增加对这些普通用户的保护呢?以前较被忽略的步骤是:正确设置页面的响应头 (Response Headers) 。这类加入安全相关响应头的做法,往往是为了保护客户端/使用者的安全,减少使用者落入黑客的 WEB 陷阱的可能。

这里我们介绍一些较为常用的,和安全相关的响应头。当然,WEB 应用应该根据自己的实际情况部署和设置,并非盲目地一股脑地全部招呼上。

一、X-Frame-Options -- 打破框框

从 2008 年开始,研发人员发现一种利用视觉误导,引诱使用者行为的可能,这种做法后来被命名为点击劫持 (Click Jacking)

攻击者的通常做法是,在自己的页面里通过框架(iframe)的形式,包含一个不属于它本站的页面。下面的示例代码里包含的就是 【163 邮箱】的设置页。而由黑客控制的父级页面本身可以是任何内容,它通过精确调整自己页面的内容和 iframe 的坐标及大小,再通过 CSS 的 opacity 透明度设置,把用户内容所在的 iframe 透明度设置为全透明。

以下为示例代码:

<style>
   .iframe{opacity: 0.4;}
  body { background: url(./sales.png) no-repeat fixed top;
  }   
</style>
</head>
<body>
<iframe src="https://m.reg.163.com/?email=1/#/email" width="100%" height="600px"  frameBorder="0" class="iframe" scrolling="no"allowtransparency="true">
</iframe>

得到的效果如下图:

请注意我们为了示例效果,特意设置了透明度仅仅为 {opacity:0.4;} ,保持页面上能隐约看到 163 邮箱的内容。但如果CSS代码设置为 {opacity:0;} ,163 邮箱的内容就会消弭于眼前,只留下这张促销图片。但访问者点到相应位置时,依然会触发对163邮箱的请求。这个就是点击劫持的原理。

早期 WEB 开发者应对这个问题的处理,是用 JavaScript 实现的,一般是判断当前 window 对象和 parent 对象是否一致,如果不一致,就执行“破框”跳转。但这个方式并不可靠!因为各种原因,客户端有可能禁止了 JavaScript 执行或代码被绕过,这样“破框”代码就失效了。在人们日益认识到这种攻击方式的危害性后,为统一解决这个问题,制定互联网规范的机构出手了,解决方案就是:

RFC7034
「 HTTP Header Field X-Frame-Options 」
https://tools.ietf.org/html/rfc7034

即引入了一个新的 HTTP 响应头。现在主流常用浏览器已全部支持这一响应头。具有这个响应头的资源,可以拒绝自己被非法站点的以下标签引用:

  • iFrame 标签
  • Frame 标签
  • Object 标签
  • Applet 标签
  • Embed 标签

这个头有三种选项,对应如下:

三种选项具体含义
X-Frame-Options: DENY完全不能被嵌入到 iframe、frame 等标签中
X-Frame-Options: SAMEORIGIN只能被同源页面嵌入到 iframe 或者 frame 中
X-Frame-Options: ALLOW-FROM https://example.com/只能被指定的 URI 嵌入到 iframe 或 frame 中

所以显然,上面 163 邮箱的页面,就没有返回这个响应头,存在一定的劫持风险。如果加入这个响应头,我们的模拟页面,将无法像上图那样直接把 163 邮箱的内容嵌进来。

这个响应头的 弊端

  • 某些早期浏览器可能不支持;
  • 对确实需要嵌入很多第三方资源的复杂页面不适用。

二、X-Content-Type-Options -- IE你别瞎猜猜了

WEB 服务器返回的资源包括各种,如图片、HTML 页面、JavaScript 脚本、CSS 脚本、纯文本、二进制文件等。浏览器对资源的解读和渲染呈现方式,渗透攻击时有可能被利用。比如一个允许交互的站点,往往允许上传图片、mp3 文件,甚至允许上传纯文本文件,但往往不允许上传 JavaScript 脚本文件和 HTML 文件,因为后者借助 JavaScript 日益强大的功能,能做的坏事实在有点多。

如无意外,服务器端返回的每个资源的响应头里,一般都带有 content-type 这个响应头:

HTTP/1.1 200 OK
Content-Length: 3587
Content-Type: image/png
Date: Wed, 20 Mar 2019 09:40:16 GMT
Last-Modified: Tue, 19 Mar 2019 20:01:14 GMT
Server: Microsoft-IIS/7.5

返回的这个 Content-Type 头,一般是自动的,如服务器会根据 URL 后缀对应的文件类型自动选择;如不是自动的,则可能是程序员在代码层设定的,两种情况均有可能。这个响应头在较为罕见的情况下,也可能缺失,也可能和实际情况不匹配。而比较早期的浏览器,尤其是 IE,会出于“好心”,不但在没有 Content-Type 头的时候会主动检测响应的内容,甚至在已有 Content-Type 头的时候,也会根据返回的数据体内容,判断里面有没有 HTML 代码特征,如果有,返回的内容会直接被认定为 HTML 类型,而不顾实际的 Content-Type 头的类型设定。

如以下例子:

HTTP/1.1 200 OK 
Content-Length: 108 
Date: Thu, 26 Jun 2008 22:06:28 GMT 
Content-Type: text/plain; 

<html> 
<body bgcolor="#AA0000"> 
This page renders as HTML source code (text) in IE8. 
</body> 
</html>

就会被早期一些的 IE 判定为 HTML 内容,最后以 HTML 方式被渲染呈现出来,尽管服务器端已经指定 Content-Type:text/plain; —— 这会导致一定的安全隐患。因为很多有交互功能的服务器,都会允许上传某些类型的“无害”文件,如图片和 mp3 等,如果在上传的图片内,巧妙地嵌入一定的 HTML 和 JavaScript 代码,最后能被渲染为 HTML 文件,显然会打破同源限制,产生安全隐患。

所以从 IE8 某个版本开始引入了 X-Content-Type-Options 这个新的响应头,如果这个响应头的值为 nosniff ,中文直译即「别嗅探」,就是告诉浏览器端,不要再主动猜测文档的类型了,以服务器端返回为准。后来 Chrome 等浏览器也支持这个响应头。

HTTP/1.1 200 OK 
Content-Length: 108 
Date: Thu, 26 Jun 2008 22:06:28 GMT 
Content-Type: text/plain;
X-Content-Type-Options: nosniff

这个响应头的 弊端

  • 某些早期浏览器不支持。

三、HTTP Strict Transport Security (HSTS) -- 不加密不舒服斯基

随着 WEB 传递的敏感信息越来越多,加密传输 HTTPS 也逐渐超越常规 HTTP,正越来越成为互联网上各大站点的首选传输协议。甚至像谷歌公司,从 2018 年中推出的 Chrome 68 版开始,就对所有 HTTP 访问提示安全警告了。以下引用自谷歌公司的声明:

过去几年中,我们一直主张站点采用 HTTPS,以提升其安全性。去年的时候,我们还通过将更大的 HTTP 页面标记为‘不安全’以帮助用户。

但通常使用者在浏览器里输入域名时,都是不带协议部分的,比如直接输入 www.tcxa.com.cn ,由浏览器补齐前面缺失的协议部分,变成完整的 URL: http://www.tcxa.com.cn 。浏览器默认加入的协议,总是 HTTP 的!对那些同时提供 HTTP 和 HTTPS 服务,但希望访问者优先使用 HTTPS 服务的站点来说,这种处理就不太符合他们的本意了。

为解决这个问题,标准制定机构2012 年又发布了一份:

RFC 6797
https://tools.ietf.org/html/rfc6797

这套机制就是 HTTP 严格传输安全响应头 (HTTP Strict Transport Security,简称 HSTS)

这个响应头里,最重要的一个参数项叫 max-age (单位为秒)。这个参数指的是,如果你上一次用 HTTPS 访问过该站点,下次再来访问,如果两次访问的间隔时间没有超过这个 max-age 的设定,第二次访问该站点时,浏览器就会直接强制以 HTTPS 协议访问了。这背后的逻辑是,第一次访问站点的时候,有针对性的攻击应该还不会发生。重点是防护后续的访问,所以后续的访问需要被强制升级为 HTTPS 协议。这个响应头需要在 HTTPS 流量里才有效,在 HTTP 流量里返回这个头并没有作用。

以下是站点 https://www.github.com 返回的部分响应头摘录——顺便一提,前面介绍的 X-Frame-OptionsX-Content-Type-Options 响应头也都出现在 github 里:

HTTP/1.1 200 OK
Cache-Control: max-age=0, private, must-revalidate
Content-Encoding: gzip
Server: GitHub.com
Strict-Transport-Security: max-age=31536000; includeSubdomains; preload
Expect-CT: max-age=2592000, report-uri="https://api.github.com/_private/browser/errors"
Transfer-Encoding: chunked
......
Vary: Accept-Encoding
X-Content-Type-Options: nosniff
X-Frame-Options: deny
......

其中 Strict-Transport-Security 响应头里, max-age 的值很大,这个 31536000 秒,其实等于 365 天,也就是一整年的时间。意思是除非前后两次访问 github 的时间超过一年,否则每次访问 github,都会被强制使用 HTTPS。 includeSubdomains 选项代表这个策略涵盖 github 所有的子域名。

还可以手工强制 HSTS。方式是在 Chrome 浏览器地址栏内,输入

chrome://net-internals/#hsts

来到如下图的配置界面:

在「Add HSTS domain」里,手工加入需要强制使用 HTTPS 的域名。在「Query HSTS/PKP domain」里,则可以查询某个域名对这个响应头的设置。

这个响应头的 弊端

  • 某些早期浏览器不支持;
  • 如果 HTTPS 站点出现问题,导致无法访问, max-age 又设得过大,会导致使用者完全无法回退到访问 HTTP 站点。

四、浏览器兼容性

这些响应头基本上都是在客户端脚本越来越强大的 Web 2.0 时代之后才出现的,每种浏览器对它们的支持也各异,情况非常复杂混乱。所以使用前也需要评估目标人群的浏览器使用场景。

各种浏览器对这些响应头的兼容性,可以查询以下站点:

https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/HTTP/Headers

如我们本篇提到的第一个响应头 X-Frame-Options 的兼容性情况如下:

可以看到浏览器分电脑和手机版,电脑版里列出了从哪个版本的浏览器开始支持这个响应头,而且几个不同的选项值也略有差异。

五、这些响应头打哪儿来的?!

上面的一切看起来都很美好啦,但问题是:这些响应头难道是凭空出现的吗? 要怎么得到它们呢?一般的 WEB 服务器自身都支持响应头自定义设置。同时,各种 WEB 开发代码也可以通过编程的方式,实现更灵活的响应头返回和设置。WEB 开发代码较为复杂,无法囊括,我们大致介绍一下各种 WEB 服务器对这个功能的支持。

1. APACHE

例如,可以在Apache配置文件 httpd.conf 中添加以下配置,限制只有同源页面才可以嵌入iframe:

Headeralways append X-Frame-OptionsSAMEORIGIN

重启 apache 使其生效。其他的响应头也同理。关于Apache Header 指令的详细用法:

http://httpd.apache.org/docs/current/mod/mod_headers.html#header

2. NGINX

例如,可以在 Nginx 配置文件 nginx.conf 中的「server」上下文内,添加以下配置,限制只有同源页面才可以嵌入 iframe:

add_header X-Frame-Options"SAMEORIGIN";

重启 Nginx 服务使其生效。其他的响应头也类似同理。关于Nginx add_header 指令的详细用法:

http://nginx.org/en/docs/http/ngxhttpheaders_module.html

3. IIS

在 WEB 站点对应的 web.config 中添加配置:

<system.webServer>
	<httpProtocol>
	<customHeaders>
		<add name="X-Frame-Options" value="SAMEORIGIN" />**
	</customHeaders>
	</httpProtocol>

   ...

</system.webServer>

如果不习惯改配置文件,可以使用图形控制台,如下选择网站对应的「HTTP 响应标头」:

再根据实际需求,添加所需的响应头即可:

(朱筱丹 | 天存信息)

Ref

  1. M Zalewski - 《Web之困:现代Web应用安全指南》
  2. List of HTTP header fields
  3. ie8 security part vi beta 2 update
  4. fetch Living Standard
  5. HTTP Strict Transport Security
  6. Referrer Policy 介绍

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