第8章-Web安全

第8章Web安全重点和难点SSL和TLS协议的结构和功能特点Web应用系统的安全隐患、安全策略和安全使用掌握SSL的基本原理和所提供的安全保护功能保护Web应用系统安全的基本方法了解Web应用系统所面临的主要威胁和安全需求实践技能结合具体的Web应用系统，通过配置或设计安全插件增强Web应用系统的安全性8.1Web的安全需求根据目前的技术水平，Web服务所面临的威胁有以下几种：1．对Web的依赖起来越多的人和公司在日常生活和工作中依赖Web系统。由于Web服务器的复杂性，使依赖这些服务器的系统经常面临一些无法预测的风险和缺陷。8.1.1Web面临的威胁2．黑客的攻击黑客的攻击行动是无时无刻不在进行的，而且会利用系统和管理的一切可能利用的漏洞。若Web服务器存在漏洞，则黑客可以轻易地骗过Web服务器的软件，从而得到操作系统的口令（例如UNIX系统的口令文件），并将它送回。黑客还能够开发欺骗程序，然后装入UNIX服务器中，用以监听登录会话。当发现有用户登录时，便开始存储文件，这样黑客就有了他的账号和口令。3．病毒的干扰近几年来，计算机病毒的种类层出不群，它们的破坏威力也越来越强，而且这些新型病毒大多是通过网络进行传播的，这就增加了网络受威胁和破坏的程度。4．工业间谍公司的员工或黑客可能被其他公司或组织收买为其服务，这就是工业间谍。被盗的信息中具有破坏力的包括制造和产品开发信息，销售和支出数据，客户名单和计划信息等。5．恶意代码恶意代码不仅限于病毒、蠕虫、特洛伊木马和逻辑炸弹，还有其他未经授权的软件。6．舞弊与盗窃Web技术事实上是信息技术，在为人们带来利益的同时，也日益被用于舞弊和盗窃。7．发泄不满有些人为了发泄不满情绪，可能在Web站点上开些玩笑，甚至捣鬼和破坏。8．错误或失误Web的主管、设计者、操作者和程序员，或者是上级专家，有时也可能出现失误，这会给Web带来安全问题。9．网关接口的漏洞许多Web页面显示文件和指向其他站点的超链接，然而有些站点用到这些超链接所指的站点寻找特定信息。搜索引擎是通过通用网关接口（CGI）脚本执行的方式实现的。黑客可修改这些CGI脚本，以执行他们的非法任务。10．机密性缺口政府、信用卡机构以及其他电子部门收集了许多有关个人和公司的信息。从作者版权到捐献者名单，Web已经拥有几个运行巨大数据库的站点。11．跳板攻击者非法侵入目标主机，并以此为基地，进一步攻击其它的目标，从而使这些被利用的目标主机成为“替罪羊”，遭受困扰甚至法律制裁。8.1.2Web的安全体系结构Web的安全体系结构非常复杂，主要包括以下几个方面：1）客户端软件（既Web浏览器软件）的安全；2）运行浏览器的计算机设备及其操作系统的安全；3）客户端的局域网（LAN）；4）Internet；5）服务器端的局域网（LAN）；6）服务器端的计算机设备及操作系统的安全；7）服务器上的Web服务器软件。8.1.3Web的安全需求Web的服务器端和客户端是分别针对网络服务器和网络工作站（客户机）设计的，同时也承担着对当前服务器/工作站上病毒的实时监控、检测和清除，自动向系统中心报告病毒监测情况，以及自动进行升级的任务。1．Web服务器的安全需求为了满足Web服务器的安全需求，必须对各类用户访问Web资源的权限作严格管理；维持Web服务的可用性，采取积极主动的预防、检测措施，防止他人破坏，造成设备、操作系统停运或服务瘫痪；确保Web服务器不被用做跳板来进一步侵入内部网络和其他网络，使内部网免遭破，同时避免不必要的麻烦甚至法律纠纷。所以要真正做到安全，就需要考虑安全需求，主要有以下几个方面：1）维护公布信息的真实完整Web服务器在一定程度上是站点拥有者的代言人，代表拥有者的形象。如果公布的信息被人篡改，可能会使得信息遭到破坏，无法实现真正的提供信息服务，甚至会导致用户和站点拥有者的矛盾或者影响站点拥有者的形象。2）维持Web服务的安全可用为确保Web服务的确实有效，一方面要确保用户能够获得Web服务，防止系统本身可能出现的问题以及他人的恶意的破坏；另一方面，要确保所提供的服务是可信的，尤其是像金融或者电子商务这样的重要站点。3）保护Web访问者的隐私在服务器上一般保留着用户的个人信息，一般情况下，用户不希望自己的隐私被别人发现甚至利用，保护Web访问者的隐私是取得用户的信赖和使用Web服务器的前提。Web服务器应确保这些信息的存储安全、不被泄漏。4）保证Web服务器不被入侵者作为“跳板”使用首先，Web服务器不能被作为“跳板”来进一步侵入内部网络系统；其次，要保证Web服务器不被用作“跳板”来进一步危害其他网络。2．Web浏览器的安全需求一般情况下，用户使用Web浏览器获取信息时，安全需求有以下几方面：1）确保运行浏览器的系统不被病毒或者其他恶意程序侵害而遭受破坏。2）确保个人安全信息不外泄。3）确保所交互的站点的真实性，以免得被骗，遭受损失。3．Web服务器设备和相关软件的安全考虑3．Web服务器设备和相关软件的安全考虑在选择Web服务器主机设备和相关软件时，除了考虑价格、功能、性能和容量等因素外，安全是一个不容忽视的因素，因为有些服务器用于提供某些网络服务时存在安全漏洞。挑选Web服务器技术通常要在一系列有冲突的需求之间作出折中的选择，要同时考虑建立网站典型的功能需求和安全要求。对于Web服务器，最基本的性能要求是响应时间和吞吐量。响应时间指服务器在单位时间内最多允许的链接数目；吞吐量指服务器在单位时间内传输到网络上的字节数。典型的功能需求有：提供静态页面和多种动态页面服务的能力；接受和处理用户信息的能力；提供站点搜索服务的能力；远程管理的能力。典型的安全需求有：在已知的Web服务器（包括软、硬件）漏洞中，针对该类型Web服务器的攻击最少；对服务器的管理操作只能由授权用户执行；拒绝通过Web访问Web服务器上不公开的内容；能够禁止内嵌在操作系统或Web服务器软件中的不必要的网络服务；有能力控制对各种形式的执行程序的访问；能对某些Web操作进行日志记录，以便与入侵检测和入侵企图分析；具有适当的容错功能。8.2安全套接层（SSL）和传输层安全（TLS）协议1．SSL简介SSL（SecureSocketLayer，安全套接层协议）提供了一种介于应用层和传输层间的数据安全套接层协议机制。它为TCP/IP连接提供数据加密、服务器认证、消息完整性以及可选的客户机认证。SSL能使客户/服务器应用之间的通信不被攻击者窃听，并且始终对服务器进行认证，还可选择对客户进行认证。8.2.1SSL结构SSL协议要求建立在可靠的传输层协议之上，并且高层的应用层协议能透明地建立于SSL协议之上。SSL协议提供的安全信道有以下三个特性：1）私密性：在握手协议定义了会话密钥后，所有的消息都被加密。2）确认性：尽管会话的客户端认证是可选的，但是服务器端始终是被认证的。3）可靠性：传送的消息包括消息完整性检查。2．SSL的结构SSL的设计目标是在TCP基础上提供一种可靠的端到端的安全服务，其服务对象一般是Web应用。在SSL的体系结构中包含两个协议子层，其中底层是SSL记录协议层（SSLrecordprotocollayer）；高层是SSL握手协议层（SSLhandshakeprotocollayer）。SSL的协议栈如图8-1所示。握手密码参数修改报警应用数据（HTTP）SSL记录协议TCPIP图8.1TCP／IP协议栈中的安全机制SSL协议由SSL记录协议和SSL握手协议两部分组成。1）SSL记录协议在SSL协议中，所有的传输数据都被封装在记录中。记录是由记录头和长度不为0的记录数据组成的。所有的SSL通信包括握手消息、安全空白记录和应用数据都使用SSL记录层。SSL记录协议包括了记录头和记录数据格式的规定。①SSL记录头格式：SSL的记录头可以是两个或三个字节长的编码。SSL记录头的包含的信息包括：记录头的长度、记录数据的长度、记录数据中是否有粘贴数据。②SSL记录数据的格式SSL的记录数据包含三个部分：MAC数据、实际数据和粘贴数据。MAC数据用于数据完整性检查。计算MAC所用的散列函数由握手协议中的CIPHER-CHOICE消息确定。若使用MD2和MD5算法，则MAC数据长度是16个字节。当会话的客户端发送数据时，密钥是客户的写密钥（服务器用读密钥来验证MAC数据）；而当会话的客户端接收数据时，密钥是客户的读密钥（服务器用写密钥来产生MAC数据）。2）SSL握手协议SSL握手协议层包括SSL握手协议（SSLhandshakeprotocol）、SSL密码参数修改协议（SSLchangecipherspecprotocol）、应用数据协议（applicationdataprotocol）和SSL报警协议（SSLalertprotocol）。SSL握手协议包含两个阶段，第一个阶段用于建立私密性通信信道，是通信的初始化阶段，通信双方都发出HELLO消息。当双方都接收到HELLO消息时，就有足够的信息确定是否需要一个新的密钥。第二阶段的主要任务是对客户进行认证，此时服务器已经被认证了。服务器方向客户发出认证请求消息：REQUEST-CERTIFICATE。当客户收到服务器方的认证请求消息，发出自己的证书，并且监听对方回送的认证结果。而当服务器收到客户的认证，认证成功返回SERVER-FINISH消息，否则返回错误消息。客户方发出CLIENT－HELLO消息需要新密钥？Y产生新的密钥发出CLIENT－MASTER－KEY消息等待SERVER－HELLO消息等待SERVER－VERIFY消息第二阶段N服务器方等待CLIENT－HELLO消息发出SEVER－HELLO消息需要新密钥？等待CLIENT－MASTER－KEY消息解开密钥发出SERVER－VERIFY消息第二阶段YN图8.2SSL握手协议的第一阶段8.2.2SSL的安全功能1．SSL安全概述SSL是一种用于web的安全通信标准，位于应用层和传输层之间，建立用户与服务器之间的加密通信，确保信息传递的安全性。数据经过它流出的时候被加密，再往TCP/IP送，而数据从TCP/IP流入之后先进入它这一层被解密，同时它也能够验证网络连接两端的身份。SSL工作在公共密钥和私人密钥基础上，任何用户都可以获得公共密钥来加密数据，但解密数据必须要通过相应的私人密钥。使用SSL安全机制时，首先客户端与服务器建立连接，服务器把它的数字证书与公共密钥一并发送给客户端，客户端随机生成会话密钥，用从服务器得到的公共密钥对会话密钥进行加密，并把会话密钥在网络上传递给服务器，而会话密钥只有在服务器端用私人密钥才能解密，这样，客户端和服务器端就建立了一个安全通道。SSL协议的优点是它提供了连接安全性，具有以下3个基本属性：1）连接的私有性：在初始握手定义了一个会话密钥后，使用会话密钥进行加密通信。2）连接的认证性：通过密码技术（如RSA和DSS）来验证对等实体的身份。3）连接的可靠性：消息传输使用一个带密钥的MAC（消息认证码），包括了消息完整性检查。其中MAC是通过把密钥和消息一起经安全哈希函数（如SHA和MD5）处理后得到的。2．SSL中使用的加密技术在SSL中，分别采用了对称密码、公钥密码和公钥密码中的数字签名技术。公钥密码技术用于初始化SSL连接，对称密码技术用于SSL连接后的安全通信。使用SSL的Web服务器持有私钥和带有公钥信息的证书。当Web浏览器请求获取Web服务器上的服务时，一个初始化SSL连接的过程便开始了，这个初始化过程如下：1）客户端通过HTTPS向Web服务器发出对某个页面的请求。2）Web服务器把含有服务器公钥的证书发送给客户端。3）客户端进行一系列的检查，包括：①证书是否过期；②签发此证书的CA（安全认证中心）是否存在于浏览器的