Spring Security CSRF防护

好的，各位程序猿、攻城狮、以及未来的代码艺术家们，欢迎来到今天的Spring Security CSRF防护特别讲座！我是你们的老朋友，代码界的段子手，BUG界的终结者。今天，咱们不聊高深莫测的算法，也不谈云里雾里的架构，就来聊聊一个和我们的网络安全息息相关，却又常常被我们忽略的“小怪兽”——CSRF（Cross-Site Request Forgery，跨站请求伪造）。

准备好了吗？让我们一起揭开CSRF的神秘面纱，学习如何用Spring Security这把瑞士军刀，将它扼杀在摇篮里！🚀

第一章：CSRF，网络世界的“李鬼”

想象一下，你辛辛苦苦攒了点私房钱，藏在银行账户里，准备给心爱的Ta一个惊喜。结果，有一天你打开账户，发现钱不翼而飞了！😱 这可不是闹着玩的！

CSRF，就像一个隐藏在你电脑里的“李鬼”，它伪装成你的身份，偷偷摸摸地向银行发起转账请求，把你的钱转到别人的账户里。更可怕的是，你可能根本不知道发生了什么！

1.1 什么是CSRF？

用官方的术语来说，CSRF是一种利用用户已登录的身份，在用户不知情的情况下，以用户的名义执行恶意操作的攻击方式。

简单来说，就是攻击者诱骗你点击一个恶意链接，或者访问一个恶意网站。这个链接或者网站会偷偷地向你已登录的网站（比如银行、邮箱、社交平台）发起请求，执行一些你并不想执行的操作，比如转账、修改密码、发送邮件等等。

1.2 CSRF攻击的原理：

CSRF攻击之所以能够成功，是因为浏览器在发送HTTP请求时，会自动携带与该域名相关的Cookie。

• 用户登录： 用户在信任的网站A（比如银行网站）上登录，网站A会生成一个Cookie，保存在用户的浏览器中。
• 发起恶意请求： 用户在没有退出网站A的情况下，访问了恶意网站B。网站B包含一些恶意代码，这些代码会自动向网站A发起请求，比如转账请求。
• 浏览器自动携带Cookie： 由于用户已经登录了网站A，浏览器在发送请求时，会自动携带网站A的Cookie。
• 网站A验证通过： 网站A接收到请求，由于Cookie验证通过，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。

1.3 CSRF攻击的危害：

CSRF攻击的危害不容小觑，轻则泄露个人信息，重则造成经济损失，甚至危及企业安全。

• 修改用户资料： 攻击者可以利用CSRF修改用户的用户名、密码、邮箱等个人信息。
• 发布恶意信息： 攻击者可以利用CSRF在用户的社交平台上发布恶意信息，损害用户的声誉。
• 进行非法交易： 攻击者可以利用CSRF在用户的银行账户上进行非法交易，盗取用户的资金。
• 控制用户账户： 攻击者可以利用CSRF控制用户的账户，甚至完全接管用户的账户。

1.4 CSRF攻击的防范：

既然CSRF攻击如此可怕，那么我们该如何防范呢？别担心，Spring Security已经为我们准备好了强大的武器！🛡️

第二章：Spring Security，CSRF防护的利器

Spring Security是一个功能强大的安全框架，它提供了全面的安全解决方案，包括认证、授权、攻击防护等等。其中，CSRF防护是Spring Security的一个重要组成部分。

2.1 Spring Security CSRF防护的原理：

Spring Security的CSRF防护原理很简单，就是在每个需要进行CSRF防护的请求中，添加一个随机的、不可预测的令牌（Token）。服务器在接收到请求后，会验证请求中携带的令牌是否与服务器端存储的令牌一致。如果一致，则认为请求是合法的；否则，则认为请求是伪造的，拒绝执行。

2.2 Spring Security CSRF防护的实现：

Spring Security的CSRF防护默认是开启的，也就是说，只要你使用了Spring Security，就默认开启了CSRF防护。

但是，为了更好地理解Spring Security的CSRF防护机制，我们可以手动配置CSRF防护。

2.2.1 开启CSRF防护：

在Spring Security的配置类中，可以通过http.csrf().enable()来开启CSRF防护。

@Configuration
@EnableWebSecurity
public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {

    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http
            .authorizeRequests()
                .anyRequest().authenticated()
                .and()
            .formLogin()
                .and()
            .csrf()
                .enable(); // 开启CSRF防护
    }
}

2.2.2 关闭CSRF防护：

在某些特殊情况下，我们可能需要关闭CSRF防护。比如，我们需要对外提供API接口，而这些接口不需要进行CSRF防护。

可以通过http.csrf().disable()来关闭CSRF防护。

@Configuration
@EnableWebSecurity
public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {

    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http
            .authorizeRequests()
                .anyRequest().authenticated()
                .and()
            .formLogin()
                .and()
            .csrf()
                .disable(); // 关闭CSRF防护
    }
}

注意： 关闭CSRF防护会带来安全风险，请谨慎使用！

2.2.3 CSRF令牌的获取：

开启CSRF防护后，Spring Security会自动为每个需要进行CSRF防护的请求生成一个CSRF令牌。我们需要在前端页面中获取这个令牌，并将其添加到请求中。

可以通过以下几种方式获取CSRF令牌：

• JSP/Thymeleaf： 如果你使用的是JSP或者Thymeleaf等服务器端渲染技术，Spring Security会自动将CSRF令牌添加到页面中。你可以直接在页面中使用${_csrf.token}和${_csrf.parameterName}来获取CSRF令牌的值和参数名。

  <form action="/transfer" method="post">
      <input type="hidden" name="${_csrf.parameterName}" value="${_csrf.token}" />
      <label for="amount">Amount:</label>
      <input type="text" id="amount" name="amount" /><br><br>
      <button type="submit">Transfer</button>
  </form>

• JavaScript： 如果你使用的是JavaScript等客户端渲染技术，你需要通过服务器端接口获取CSRF令牌。

  // 获取CSRF令牌
  function getCSRFToken() {
      return document.querySelector('meta[name="_csrf"]').getAttribute('content');
  }
  
  // 获取CSRF参数名
  function getCSRFParameterName() {
      return document.querySelector('meta[name="_csrf_parameter"]').getAttribute('content');
  }
  
  // 发送请求
  function sendRequest(url, data) {
      var xhr = new XMLHttpRequest();
      xhr.open('POST', url);
      xhr.setRequestHeader('Content-Type', 'application/json');
      xhr.setRequestHeader(getCSRFParameterName(), getCSRFToken()); // 添加CSRF令牌
      xhr.onload = function() {
          if (xhr.status === 200) {
              console.log('Request successful!');
          } else {
              console.log('Request failed.  Returned status of ' + xhr.status);
          }
      };
      xhr.send(JSON.stringify(data));
  }
  
  // 示例：发送转账请求
  sendRequest('/transfer', { amount: 100 });

2.2.4 CSRF令牌的添加：

获取到CSRF令牌后，我们需要将其添加到请求中。

• 表单提交： 如果你使用的是表单提交，可以将CSRF令牌添加到表单的隐藏字段中。

  <form action="/transfer" method="post">
      <input type="hidden" name="${_csrf.parameterName}" value="${_csrf.token}" />
      <label for="amount">Amount:</label>
      <input type="text" id="amount" name="amount" /><br><br>
      <button type="submit">Transfer</button>
  </form>

• AJAX请求： 如果你使用的是AJAX请求，可以将CSRF令牌添加到请求头中。

  // 获取CSRF令牌
  var csrfToken = document.querySelector('meta[name="_csrf"]').getAttribute('content');
  
  // 获取CSRF参数名
  var csrfParameterName = document.querySelector('meta[name="_csrf_parameter"]').getAttribute('content');
  
  // 创建XMLHttpRequest对象
  var xhr = new XMLHttpRequest();
  
  // 设置请求方法和URL
  xhr.open("POST", "/transfer");
  
  // 设置请求头
  xhr.setRequestHeader("Content-Type", "application/json");
  xhr.setRequestHeader(csrfParameterName, csrfToken); // 添加CSRF令牌
  
  // 设置回调函数
  xhr.onload = function() {
      if (xhr.status === 200) {
          console.log("转账成功！");
      } else {
          console.log("转账失败！");
      }
  };
  
  // 发送请求
  xhr.send(JSON.stringify({ amount: 100 }));

2.2.5 自定义CSRF防护：

Spring Security允许我们自定义CSRF防护的各个方面，比如令牌的生成方式、存储方式、验证方式等等。

• 自定义CSRF令牌仓库：

  Spring Security默认使用HttpSessionCsrfTokenRepository来存储CSRF令牌，也就是将CSRF令牌存储在Session中。我们可以自定义CSRF令牌仓库，比如将CSRF令牌存储在数据库中。

  @Configuration
  @EnableWebSecurity
  public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {
  
      @Bean
      public CsrfTokenRepository csrfTokenRepository() {
          return new CustomCsrfTokenRepository(); // 自定义CSRF令牌仓库
      }
  
      @Override
      protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
          http
              .authorizeRequests()
                  .anyRequest().authenticated()
                  .and()
              .formLogin()
                  .and()
              .csrf()
                  .csrfTokenRepository(csrfTokenRepository()); // 使用自定义CSRF令牌仓库
      }
  }

• 自定义CSRF请求处理器：

  Spring Security默认使用CsrfFilter来处理CSRF请求。我们可以自定义CSRF请求处理器，比如添加一些额外的验证逻辑。

  @Configuration
  @EnableWebSecurity
  public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {
  
      @Bean
      public CsrfFilter csrfFilter() {
          return new CustomCsrfFilter(); // 自定义CSRF请求处理器
      }
  
      @Override
      protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
          http
              .authorizeRequests()
                  .anyRequest().authenticated()
                  .and()
              .formLogin()
                  .and()
              .csrf()
                  .csrfTokenRepository(csrfTokenRepository());
              .addFilterAfter(csrfFilter(), CsrfFilter.class); // 使用自定义CSRF请求处理器
      }
  }

2.3 CSRF防护的注意事项：

在使用Spring Security进行CSRF防护时，需要注意以下几点：

• 只对需要防护的请求进行防护： 不要对所有的请求都进行CSRF防护，只需要对那些可能被CSRF攻击的请求进行防护即可。比如，GET请求通常不需要进行CSRF防护，因为GET请求不会对服务器端的数据进行修改。
• 确保CSRF令牌的随机性和不可预测性： CSRF令牌必须是随机的、不可预测的，否则攻击者可以通过猜测CSRF令牌来绕过CSRF防护。
• 定期更换CSRF令牌： 定期更换CSRF令牌可以提高CSRF防护的安全性。
• 使用HTTPS： 使用HTTPS可以防止CSRF令牌被中间人窃取。
• 避免使用GET请求进行数据修改操作： 尽量使用POST、PUT、DELETE等请求进行数据修改操作，避免使用GET请求。
• 对敏感操作进行二次验证： 对一些敏感操作，比如转账、修改密码等，可以进行二次验证，比如短信验证码、指纹验证等。
• 教育用户： 提高用户的安全意识，避免用户点击恶意链接或者访问恶意网站。

第三章：实战演练，CSRF防护的正确姿势

光说不练假把式，现在让我们通过一个简单的例子，来演示如何使用Spring Security进行CSRF防护。

3.1 项目搭建：

首先，我们需要创建一个Spring Boot项目，并添加Spring Security依赖。

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-security</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-thymeleaf</artifactId>
</dependency>

3.2 安全配置：

然后，我们需要创建一个Spring Security配置类，开启CSRF防护。

@Configuration
@EnableWebSecurity
public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {

    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http
            .authorizeRequests()
                .anyRequest().authenticated()
                .and()
            .formLogin()
                .and()
            .csrf()
                .enable(); // 开启CSRF防护
    }

    @Bean
    public PasswordEncoder passwordEncoder() {
        return new BCryptPasswordEncoder();
    }

    @Override
    protected void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
        auth.inMemoryAuthentication()
            .withUser("user")
            .password(passwordEncoder().encode("password"))
            .roles("USER");
    }
}

3.3 Controller：

接下来，我们需要创建一个Controller，处理转账请求。

@Controller
public class TransferController {

    @GetMapping("/transfer")
    public String transferForm() {
        return "transfer";
    }

    @PostMapping("/transfer")
    public String transfer(@RequestParam("amount") int amount) {
        System.out.println("转账金额：" + amount);
        return "transfer_success";
    }
}

3.4 Thymeleaf模板：

最后，我们需要创建两个Thymeleaf模板，一个是转账表单，一个是转账成功页面。

• transfer.html：

  <!DOCTYPE html>
  <html xmlns:th="http://www.thymeleaf.org">
  <head>
      <meta charset="UTF-8">
      <title>Transfer</title>
  </head>
  <body>
      <h1>Transfer</h1>
      <form action="/transfer" method="post">
          <input type="hidden" th:name="${_csrf.parameterName}" th:value="${_csrf.token}" />
          <label for="amount">Amount:</label>
          <input type="text" id="amount" name="amount" /><br><br>
          <button type="submit">Transfer</button>
      </form>
  </body>
  </html>

• transfer_success.html：

  <!DOCTYPE html>
  <html xmlns:th="http://www.thymeleaf.org">
  <head>
      <meta charset="UTF-8">
      <title>Transfer Success</title>
  </head>
  <body>
      <h1>Transfer Success!</h1>
      <p>转账成功！</p>
  </body>
  </html>

3.5 运行测试：

启动项目，访问http://localhost:8080/transfer，输入用户名和密码（user/password），即可看到转账表单。

在转账表单中输入转账金额，点击“Transfer”按钮，即可完成转账。

注意： 如果你没有在表单中添加CSRF令牌，Spring Security会拒绝你的请求，并返回403错误。

第四章：总结与展望

今天，我们一起学习了CSRF攻击的原理、危害和防范方法，以及如何使用Spring Security进行CSRF防护。

CSRF攻击是一种常见的网络安全威胁，我们必须高度重视，并采取有效的措施进行防范。Spring Security为我们提供了强大的CSRF防护功能，我们可以通过简单的配置，即可开启CSRF防护。

未来，随着网络技术的不断发展，CSRF攻击也会不断演变。我们需要不断学习新的安全知识，提高自身的安全意识，才能更好地保护我们的网络安全。

希望今天的讲座对大家有所帮助。谢谢大家！🎉

表格总结：

特性	描述
CSRF定义	跨站请求伪造，利用用户已登录的身份，在用户不知情的情况下，以用户的名义执行恶意操作。
攻击原理	浏览器自动携带Cookie，攻击者诱骗用户访问恶意网站或点击恶意链接，恶意网站或链接向用户已登录的网站发起请求，由于Cookie验证通过，网站误以为是用户自己发起的请求，于是执行了恶意操作。
危害	修改用户资料、发布恶意信息、进行非法交易、控制用户账户。
Spring Security防护原理	在每个需要进行CSRF防护的请求中，添加一个随机的、不可预测的令牌（Token）。服务器在接收到请求后，会验证请求中携带的令牌是否与服务器端存储的令牌一致。
主要配置	http.csrf().enable() 开启CSRF防护， http.csrf().disable() 关闭CSRF防护，自定义CsrfTokenRepository和CsrfFilter。
注意事项	只对需要防护的请求进行防护，确保CSRF令牌的随机性和不可预测性，定期更换CSRF令牌，使用HTTPS，避免使用GET请求进行数据修改操作，对敏感操作进行二次验证，教育用户。
实践方法	创建Spring Boot项目，添加Spring Security依赖，创建Spring Security配置类，开启CSRF防护，创建Controller处理请求，创建Thymeleaf模板，运行测试。

希望这篇文章能够帮助你更好地理解和使用Spring Security进行CSRF防护。记住，安全无小事，让我们一起努力，打造更加安全可靠的网络世界！💪