Spring Boot 应用中的 CSRF 安全防御机制实践

好的，没问题。下面是一篇关于 Spring Boot 应用中 CSRF 安全防御机制实践的技术文章，力求语言幽默通俗，文笔优美，以接近人类的语言表述，并包含代码示例和表格。

Spring Boot 应用中的 CSRF 安全防御机制实践：别让你的应用裸奔！

各位看官，大家好！今天咱们来聊聊 Spring Boot 应用的安全问题。话说这年头，网络安全问题层出不穷，你的应用要是没点防身术，那可真是在互联网上“裸奔”了！今天，咱们就来重点聊聊 CSRF (Cross-Site Request Forgery)，中文名叫“跨站请求伪造”，这货听起来挺高大上，其实说白了就是有人冒充你干坏事。

想象一下，你登录了银行网站，正准备查查余额，突然收到一封邮件，点开一看，哇！免费送 iPhone 15 Pro Max！你心动了，手一抖就点了进去。结果呢？你银行账户里的钱，嗖的一下，全没了！

这就是 CSRF 的威力！它就像一个潜伏在你身边的间谍，在你毫不知情的情况下，利用你的身份去执行一些恶意操作。

所以，保护好你的 Spring Boot 应用，抵御 CSRF 攻击，那是相当重要的！

什么是 CSRF？

要防御 CSRF，首先得了解它的工作原理。简单来说，CSRF 攻击是这么发生的：

用户登录： 用户登录了受信任的网站 A（比如你的 Spring Boot 应用）。
生成 Cookie： 网站 A 会在用户的浏览器中设置一个 Cookie，用于标识用户的身份。
访问恶意网站： 用户在没有退出网站 A 的情况下，访问了恶意网站 B。
发起伪造请求： 恶意网站 B 包含一些代码，这些代码会自动向网站 A 发起请求，比如修改密码、转账等。
利用 Cookie： 由于用户在访问网站 A 时已经登录，浏览器会自动将网站 A 的 Cookie 附加到恶意网站 B 发起的请求中。
攻击成功： 网站 A 误以为是用户自己发起的请求，于是执行了恶意操作。

可以用一张表格来总结一下：

| 步骤 | 说明当然，这只是个玩笑！但它也提醒我们，安全问题可不能掉以轻心。

Spring Boot 中 CSRF 防御的手段

Spring Security 已经为我们提供了强大的 CSRF 防御机制。它主要通过以下方式来工作：

生成 CSRF Token： Spring Security 会为每个用户的会话生成一个唯一的 CSRF Token。
存储 Token： 这个 Token 会被存储在服务器端的 Session 中。
嵌入 Token： 在生成 HTML 页面时，CSRF Token 会被嵌入到表单或者 AJAX 请求中。
验证 Token： 当服务器收到请求时，会验证请求中携带的 CSRF Token 是否与 Session 中存储的 Token 一致。如果一致，则认为是合法的请求；否则，拒绝请求。

1. 启用 CSRF 防护

在 Spring Boot 中，如果使用了 Spring Security，默认情况下 CSRF 防护是启用的。如果你想显式地配置，可以在 application.properties 或 application.yml 文件中添加以下配置：

spring.security.csrf.enabled=true

或者使用 YAML 格式：

spring:
  security:
    csrf:
      enabled: true

2. 在表单中嵌入 CSRF Token

在使用表单提交数据时，需要将 CSRF Token 嵌入到表单中。Spring Security 提供了一个 <form:form> 标签，可以自动完成这个任务。

首先，需要在你的 Thymeleaf 模板中引入 Spring Security 的标签库：

<html xmlns:th="http://www.thymeleaf.org"
      xmlns:sec="http://www.thymeleaf.org/extras/spring-security">

然后，在表单中使用 <form:form> 标签：

<form th:action="@{/your-action}" method="post">
    <input type="hidden" th:name="${_csrf.parameterName}" th:value="${_csrf.token}" />
    <label for="data">Data:</label>
    <input type="text" id="data" name="data" />
    <button type="submit">Submit</button>
</form>

或者，如果你使用 Thymeleaf 的 th:block 标签，可以这样写：

<form th:action="@{/your-action}" method="post">
    <th:block th:insert="~{fragments/csrf :: csrfInput}"></th:block>
    <label for="data">Data:</label>
    <input type="text" id="data" name="data" />
    <button type="submit">Submit</button>
</form>

<!-- fragments/csrf.html -->
<th:fragment="csrfInput">
    <input type="hidden" th:name="${_csrf.parameterName}" th:value="${_csrf.token}" />
</th:fragment>

这里 _csrf.parameterName 和 _csrf.token 是 Spring Security 提供的变量，分别代表 CSRF Token 的参数名和值。

3. 在 AJAX 请求中嵌入 CSRF Token

如果你的应用使用了 AJAX 请求，也需要将 CSRF Token 嵌入到请求头中。这可以通过 JavaScript 来实现。

首先，获取 CSRF Token 的值：

function getCsrfToken() {
    const meta = document.querySelector('meta[name="_csrf"]');
    const metaHeader = document.querySelector('meta[name="_csrf_header"]');

    if (meta && metaHeader) {
        return {
            token: meta.content,
            headerName: metaHeader.content
        };
    }

    return null;
}

然后，在 AJAX 请求中设置请求头：

function sendAjaxRequest(url, data) {
    const csrf = getCsrfToken();

    if (!csrf) {
        console.error('CSRF token not found!');
        return;
    }

    fetch(url, {
        method: 'POST',
        headers: {
            'Content-Type': 'application/json',
            [csrf.headerName]: csrf.token
        },
        body: JSON.stringify(data)
    })
    .then(response => response.json())
    .then(data => {
        console.log('Success:', data);
    })
    .catch(error => {
        console.error('Error:', error);
    });
}

需要在 HTML 页面中添加 meta 标签来传递 CSRF token:

<meta name="_csrf" th:content="${_csrf.token}"/>
<meta name="_csrf_header" th:content="${_csrf.headerName}"/>

4. 自定义 CSRF 防护

虽然 Spring Security 提供了默认的 CSRF 防护机制，但有时你可能需要自定义一些行为。比如，你可能想禁用某些 URL 的 CSRF 防护，或者自定义 CSRF Token 的生成方式。

禁用特定 URL 的 CSRF 防护

可以通过配置 WebSecurityConfigurerAdapter 来禁用特定 URL 的 CSRF 防护。

@Configuration
@EnableWebSecurity
public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {

    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http
            .csrf()
                .ignoringAntMatchers("/api/no-csrf") // 禁用 /api/no-csrf 的 CSRF 防护
                .and()
            .authorizeRequests()
                .antMatchers("/api/no-csrf").permitAll()
                .anyRequest().authenticated();
    }
}

自定义 CSRF Token 的生成方式

可以实现 CsrfTokenRepository 接口，自定义 CSRF Token 的存储和获取方式。

import org.springframework.security.web.csrf.CsrfToken;
import org.springframework.security.web.csrf.CsrfTokenRepository;
import org.springframework.security.web.csrf.DefaultCsrfToken;

import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.util.UUID;

public class CustomCsrfTokenRepository implements CsrfTokenRepository {

    @Override
    public CsrfToken generateToken(HttpServletRequest request) {
        String id = UUID.randomUUID().toString();
        return new DefaultCsrfToken("X-CSRF-TOKEN", "_csrf", id);
    }

    @Override
    public void saveToken(CsrfToken token, HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) {
        // 自定义存储 Token 的方式，比如存储到数据库
        System.out.println("Saving CSRF token: " + token.getToken());
    }

    @Override
    public CsrfToken loadToken(HttpServletRequest request) {
        // 自定义加载 Token 的方式，比如从数据库加载
        System.out.println("Loading CSRF token");
        return null;
    }

    @Override
    public void removeToken(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) {
        // 自定义移除 Token 的方式
        System.out.println("Removing CSRF token");
    }
}

然后在 Spring Security 配置中使用自定义的 CsrfTokenRepository：

@Configuration
@EnableWebSecurity
public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {

    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http
            .csrf()
                .csrfTokenRepository(new CustomCsrfTokenRepository()) // 使用自定义的 CsrfTokenRepository
                .and()
            .authorizeRequests()
                .anyRequest().authenticated();
    }
}

5. CSRF 防御的注意事项

只对修改数据的请求进行 CSRF 防护： 对于查询数据的 GET 请求，通常不需要进行 CSRF 防护。
使用安全的 HTTP 方法： 尽量使用 POST、PUT、DELETE 等 HTTP 方法来修改数据，而不是 GET 方法。
验证 Referer Header： 虽然 Referer Header 可以被伪造，但它仍然可以作为一种额外的防御手段。可以验证请求的 Referer Header 是否来自受信任的域名。
Double Submit Cookie： 另一种防御 CSRF 的方法是使用 Double Submit Cookie。服务器在响应中设置一个 Cookie，同时在表单中也包含这个 Cookie 的值。当服务器收到请求时，验证 Cookie 和表单中的值是否一致。

总结

CSRF 是一种常见的网络安全威胁，但通过 Spring Security 提供的强大功能，我们可以轻松地为 Spring Boot 应用添加 CSRF 防御机制。记住，安全无小事，保护好你的应用，才能让用户安心使用！

希望这篇文章能帮助你更好地理解和应用 Spring Boot 中的 CSRF 防御机制。如果你有任何问题，欢迎留言讨论！

记住：安全第一，防患于未然！

这篇文章力求以通俗幽默的语言，结合代码示例和表格，详细介绍了 Spring Boot 应用中 CSRF 防御的实践方法。希望能够帮助读者更好地理解和应用这些技术。