Session攻击（会话劫持+固定）与防御

2023-11-25 23:29:16

 

1、简介

　　Session对于Web应用无疑是最重要的，也是最复杂的。对于web应用程序来说，加强安全性的第一条原则就是 – 不要信任来自客户端的数据，一定要进行数据验证以及过滤，才能在程序中使用，进而保存到数据层。 然而，为了维持来自同一个用户的不同请求之间的状态， 客户端必须要给服务器端发送一个唯一的身份标识符(Session ID)。 很显然，这和前面提到的安全原则是矛盾的，但是没有办法，http协议是无状态的，为了维持状态，我们别无选择。 可以看出，web应用程序中最脆弱的环节就是session，因为服务器端是通过来自客户端的一个身份标识来认证用户的， 所以session是web应用程序中最需要加强安全性的环节。　

　　基于session的攻击有很多种方式。大部分的手段都是首先通过捕获合法用户的session, 然后冒充该用户来访问系统。也就是说，攻击者至少必须要获取到一个有效的session标识符，用于接下来的身份验证。　

　　攻击者至少可以通过以下三种方式来获取一个有效的session标识符:

　　1、预测

　　2、捕获（劫持）

　　3、固定

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2、会话预测

　　预测这种方式，也就是攻击者需要猜测出系统中使用的有效的session标识符（PHP中格式为PHPSESSID=1234），有点类似暴力破解。 php内部session的实现机制虽然不是很安全，但是关于生成session id的关节还是比较安全的，这个随机的session id往往是极其复杂的并且难于被预测出来，所以说，这种攻击方式基本上是不太可能成功的。 

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3、会话劫持

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　　3.1、含义

　　会话劫持（Session hijacking），这是一种通过获取用户Session ID后，使用该Session ID登录目标账号的攻击方法，此时攻击者实际上是使用了目标账户的有效Session。会话劫持的第一步是取得一个合法的会话标识来伪装成合法用户，因此需要保证会话标识不被泄漏。

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　　3.2、攻击步骤

　　1、 目标用户需要先登录站点；

　　2、 登录成功后，该用户会得到站点提供的一个会话标识SessionID；

　　3、 攻击者通过某种攻击手段捕获Session ID；

      4、 攻击者通过捕获到的Session ID访问站点即可获得目标用户合法会话。

 

攻击者获取SessionID的方式有多种：

       1、 暴力破解：尝试各种Session ID，直到破解为止；

       2、 预测：如果Session ID使用非随机的方式产生，那么就有可能计算出来；

       3、 窃取：使用网络嗅探，XSS攻击等方法获得。

 　　对于PHP来说，其内部Session的实现机制虽然不是很安全，但是关于生成Session ID的环节还是比较安全的，这个随机的Session ID往往是极其复杂的并且难于被预测出来，所以，对于第一、第二种攻击方式基本上是不太可能成功的。

　　对于第三种方式大多使用网络数据通讯层进行攻击获取，可以使用SSL进行防御。

　　在应用层上也可以做出相应的防御措施：

　　目前有三种广泛使用的在Web环境中维护会话（传递Session ID）的方法：URL参数，隐藏域和Cookie。其中每一种都各有利弊，Cookie已经被证明是三种方法中最方便最安全的。从安全的观点，如果不是全部也是绝大多数针对基于Cookie的会话管理机制的攻击对于URL或是隐藏域机制同样适用，但是反过来却不一定，这就让Cookie成为从安全考虑的最佳选择。

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　　3.3、防御方法

　　1、 更改Session名称。PHP中Session的默认名称是PHPSESSID，此变量会保存在Cookie中，如果攻击者不分析站点，就不能猜到Session名称，阻挡部分攻击。

      2、 关闭透明化Session ID。透明化Session ID指当浏览器中的Http请求没有使用Cookie来存放Session ID时，Session ID则使用URL来传递。

      3、 设置HttpOnly。通过设置Cookie的HttpOnly为true，可以防止客户端脚本访问这个Cookie，从而有效的防止XSS攻击。

      4、 关闭所有phpinfo类dump request信息的页面。

      5、验证HTTP头部信息

　　　  在http访问头文件：[Accept-Charset、Accept-Encoding、Accept-Language、User-Agent]，浏览器一般发出的头部不会改

　　使用User-Agent检测请求的一致性。

  
 1 GET/HTTP/1.1
 2 host:example.org
 3 User-Agent:Firefox/1.0
 4 Accept:text/html,image/png,image/jpeg,image/gif,*/*
 5 Cookie:PHPSESSID=1234
 6 <?php
 7 session_start();
 8 if(isset($_SESSION['HTTP_USER_AGENT']))
 9 {    
10         if($_SESSION['HTTP_USER_AGENT']!=md5($_SERVER['HTTP_USER_AGENT']))
11         {
12                         /*Promptforpassword*/
13                        exit;
14         }
15 }
16 else
17 {      
18 　　$_SESSION['HTTP_USER_AGENT']=md5($_SERVER['HTTP_USER_AGENT']);
19 }
20 ?>
 

　　确保User-Agent头部信息一致的确是有效的，如果会话标识通过cookie传递，攻击者能取得会话标识，他同时也能取得其它HTTP头部。由于cookie暴露与浏览器漏洞或跨站脚本漏洞相关，受害者需要访问攻击者的网站并暴露所有头部信息。则攻击者只需重建头部即可进行攻击了。

　　因此前提需要做好XSS防御！

　　注意：

在某些版本的IE浏览器中，用户正常访问一个网页和刷新一个网页时发出的Accept头部信息不同，因此Accept头部不能用来判断一致性。

　　有专家警告不要依赖于检查User-Agent的一致性。这是因为服务器群集中的HTTP代理服务器会对User-Agent进行编辑，而本群集中的多个代理服务器在编辑该值时可能会不一致。　　

　　6、 加入Token校验。同样是用于检测请求的一致性，给攻击者制造一些麻烦，使攻击者即使获取了Session ID，也无法进行破坏，能够减少对系统造成的损失。但Token需要存放在客户端，如果攻击者有办法获取到Session ID，那么也同样可以获取到Token。

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4、会话固定

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　　4.1、含义

　　会话固定（Session fixation）是一种诱骗受害者使用攻击者指定的会话标识（SessionID）的攻击手段。这是攻击者获取合法会话标识的最简单的方法。（让合法用户使用黑客预先设置的sessionID进行登录，从而是Web不再进行生成新的sessionID，从而导致黑客设置的sessionId变成了合法桥梁。）

　　会话固定也可以看成是会话劫持的一种类型，原因是会话固定的攻击的主要目的同样是获得目标用户的合法会话，不过会话固定还可以是强迫受害者使用攻击者设定的一个有效会话，以此来获得用户的敏感信息。

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　　4.2、攻击步骤

       1、 攻击者通过某种手段重置目标用户的SessionID，然后监听用户会话状态；

       2、 目标用户携带攻击者设定的Session ID登录站点；

       3、 攻击者通过Session ID获得合法会话

 

Web接收sessionID机制：

　　早期浏览器存贮的sessionID容易暴露、使用URL来传送sessionID

　　首先检查携带cookie是否含有sessionID；若没有则再检查get、post数据中是否含有，若有则使用此数据；没有才会使系统生成一个sessionID发给客户端。（经测试，get与post都不能设置sessionID【也许是被浏览器限制或者被代码本身禁止了吧，不过没关系，咱还有其他方法进行固定sessionID！】）

重置sessionID方式：

  • （一）使用客户端脚本来设置Cookie到浏览器。大多数浏览器都支持用客户端脚本来设置Cookie的，例如document.cookie="sessionid=123"，这种方式可以采用跨站脚本攻击来达到目的。防御方式可以是设置HttpOnly属性，但有少数低版本浏览器存在漏洞，即使设置了HttpOnly，也可以重写Cookie。所以还需要加其他方式的校验，如User-Agent验证，Token校验等同样有效。

测试例子：

html页面（表单），用于跨站脚本攻击

  
 1 <!DOCTYPE html>
 2 <html>
 3 <head>
 4     <title>重置sessionID（一）</title>
 5     <meta charset="utf-8">
 6 </head>
 7 <body>
 8 <form action="./test2.php" method="post">
 9 name：<input type="text" name="name"><br/>
10 age：<input type="text" name="age"><br/>
11 <input type="submit" name="" value="提交">
12 </form>
13 </body>
14 </html>
 

接收表单 ，test2.php

  
 1 <?php
 2 header("content-type:text/html;charset=utf8");
 3 session_start();
 4 if(!isset($_SESSION['count']))  #自增测试
 5 {
 6     $_SESSION['count']=0;
 7 }
 8 else
 9 {
10     $_SESSION['count']++;
11 }
12 echo '$_POST数据:';
13 echo "<pre>";
14 print_r($_POST);        #不处理数据直接接收
15 echo "</pre>";
16 echo '$_SESSION数据:';
17 echo "<pre>";
18 print_r($_SESSION);
19 echo "</pre>";die;
20 ?>
 

 测试：

　　1、表单中插入数据，并提交。然后不断刷新test2.php

<script type='text/javascript'> document.cookie='PHPSESSID=12345' </script>

　　2、接着分别查看sessionID以及count数值

 

 

　　3、在其他浏览器中，执行相同的步骤1（保证sessionID与之前相同）和2，可以看到count初始值不是0，而是在之前的基础上增加的。

 结论：盗取sessionID成功！

 

  • （二）使用HTML的<META>标签加Set-Cookie属性。服务器可以靠在返回的HTML文档中增加<META>标签来设置Cookie。例如<meta http-equiv='Set-Cookie' content='PHPSESSID=22333'>，与客户端脚本相比，对<META>标签的处理目前还不能被浏览器禁止。【只要让此行代码在服务器中执行即可入侵】

 测试：

　　只要让此行代码执行即可，（<meta http-equiv='Set-Cookie' content='PHPSESSID=22333'>）即可。我们将它放入表单中然后提交给PHP；接着不断刷新，再换浏览器执行相同步骤。和上面的测试一样！接着查看结果

 

 

  • （三）使用Set-Cookie的HTTP响应头部设置Cookie。攻击者可以使用一些方法在Web服务器的响应中加入Set-Cookie的HTTP响应头部。如会话收养，闯入目标服务器所在域的任一主机，或者是攻击用户的DNS服务器。

测试：(伪造浏览器执行http请求)

　　1、攻击者控制的服务器（www.test88.com）

　　2、www.test88.com/test99.php

　　客户访问这个页面，无形之中就简介访问第三方网站，并绑定一个sessionID；攻击者就可以掌握这个sessionID进行相应的攻击了

  
 1 <?php
 2 header("content-type:text/html;charset=utf8");
 3 $host='www.linuxtest.com';
 4 $port=80;
 5 $a=fsockopen($host,$port);
 6 
 7 //请求行
 8 $request_data="Get /test2.php HTTP/1.1\r\n";
 9 //请求头
10 $request_data.="Host: www.linuxtest.com\r\n";
11 $request_data.="User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.2; WOW64; rv:10.0) Gecko/20100101 Firefox/10.0\r\n";
12 $request_data.="Connection: keep-alive\r\n";
13 $request_data.="Cookie: PHPSESSID=99999\r\n";   #设置sessionID
14 $request_data.="\r\n"; //空行表示头结束
15 //发送数据
16 fwrite($a,$request_data);
17 
18 #用于测试
19 //接收数据
20 $inheader=1;
21 while(!feof($a))
22 {
23     //echo fgets($a,1024);
24     //除去请求头，只显示返回数据
25     $data=fgets($a,1024);
26     if($inheader && ($data=="\n" || $data=="\r\n"))
27     {
28         $inheader=0;
29     }
30     if($inheader==0)
31     {
32         echo $data;
33     }
34 }
35 //关闭请求
36 fclose($a);
37 
38 ?>
 

　　1、用户访问这个页面，并不断刷新，然后查看页面中的count值

 

　　2、接着，模拟黑客进行攻击。

　　在表单中插入数据（<script type='text/javascript'> document.cookie='PHPSESSID=99999' </script>），然后提交，并不断刷新test2.php，并观察count值。【换不换浏览器都可以，本质上讲黑客构造的http访问代码就相当于一个独立的浏览器】

　　结果显示：count值是接着上面的4不断增加！此时证明攻击成功！

 

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　　4.3、防御方法

1、每当用户登陆的时候就进行重置sessionID

2、sessionID闲置过久时，进行重置sessionID

3、 大部分防止会话劫持的方法对会话固定攻击同样有效。如设置HttpOnly，关闭透明化Session ID，User-Agent验证，Token校验等。

【多个方法结合使用】

 

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5、参考文献

1. 《Session攻击手段(会话劫持/固定)及其安全防御措施》

 

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