面面俱到点评Web安全原理与技术分析

　　一、Web安全不仅仅是互联网才需要

　　Web服务是指采用B/S架构、通过Http协议提供服务的统称，这种结构也称为Web架构，随着Web2.0的发展，出现了数据与服务处理分离、服务与数据分布式等变化，其交互性能也大大增强，也有人叫B/S/D三层结构。互联网能够快速流行得益于Web部署上的简单，开发上简便，Web网页的开发大军迅速超过了以往任何计算机语言的爱好者，普及带来了应用上繁荣。J2EE与.NET的殊途同归，为Web流行扫清了厂家与标准的差异;众望所归，SOA选中Web2.0作为其实现的基本工具之一(使用最广的)，Web架构从互联网走进了企业内部网络，新业务系统的开发，越来越多的系统架构师选择了Web架构，与熟悉它的人如此广泛是分不开的。事实再一次证明了那个经典的理论：简洁的最容易流行。

　　简单与安全好象总有些“矛盾”，浏览器可以直接看到页面的Html代码，早期的Web服务设计没有过多的安全考虑，人性本善，技术人员总是相信人都是善良的!但随着Web2.0的广泛使用，Web服务不再只是信息发布，游戏中的装备交易、日常生活中网上购物、政府行政审批、企业资源管理…信息价值的诱惑，人的贪婪开始显现，不是所有的人都有Web设计者的“大同”思想，安全问题日显突出了。

　　2008年网络安全事件统计最多是：SQL注入与“网页挂马(木马)”。因为这是“僵尸”网络发展新“会员”的基本工具，而僵尸网络的经济与政治“价值”，这里就不用说了。SQL注入与“网页挂马”主要就是针对Web服务的，传统的安全产品(UTM/IPS)都有些力不从心。

　　互联网是个人思想展现的乐园，也是世界级的、虚拟的“另一个”社会，既然大家都是虚拟的、带着面具的，要变成现实社会中的真实利益，还需要一些转换才可以兑现，但SOA把Web架构带入企业内部网络，这里的网络世界是“真实的”，利益是可以直接兑现的，Web安全问题变得刻不容缓。

　　二、Web架构原理

　　要保护Web服务，先要了解Web系统架构，下图是Web服务的一般性结构图，适用于互联网上的网站，也适用于企业内网上的Web应用架构：

　　图

　　用户使用通用的Web浏览器，通过接入网络(网站的接入则是互联网)连接到Web服务器上。用户发出请求，服务器根据请求的URL的地址连接，找到对应的网页文件，发送给用户，两者对话的“官方语言”是Http。网页文件是用文本描述的，HTML/Xml格式，在用户浏览器中有个解释器，把这些文本描述的页面恢复成图文并茂、有声有影的可视页面。

　　通常情况下，用户要访问的页面都存在Web服务器的某个固定目录下，是一些.html或.xml文件，用户通过页面上的“超连接”(其实就是URL地址)可以在网站页面之间“跳跃”，这就是静态的网页。后来人们觉得这种方式只能单向地给用户展示信息，信息发布还可以，但让用户做一些比如身份认证、投票选举之类的事情就比较麻烦，由此产生了动态网页的概念;所谓动态就是利用flash、Php、asp、Java等技术在网页中嵌入一些可运行的“小程序”，用户浏览器在解释页面时，看到这些小程序就启动运行它。小程序的用法很灵活，可以展示一段动画(如Flash)，也可以在你的PC上生成一个文件，或者接收你输入的一段信息，这样就可以根据你的“想法”，对页面进行定制处理，让你每次来到时，看到的是你上次设计好的特有风格，“贵宾的感觉”是每个人都喜欢的，更何况虚拟的网络世界中，你不认识的人还对你如此“敬仰”，服务得如此体贴…

　　“小程序”的使用让Web服务模式有了“双向交流”的能力，Web服务模式也可以象传统软件一样进行各种事务处理，如编辑文件、利息计算、提交表格等，Web架构的适用面大大扩展，Web2.0可以成为SOA架构的实现技术之一，这个“小程序”是功不可没的。

　　这些“小程序”可以嵌入在页面中，也可以以文件的形式单独存放在Web服务器的目录里，如.asp、.php、jsp文件等，并且可以在开发时指定是在用户端运行，还是在服务器端运行;用户不再能看到这些小程序的源代码，服务的安全性也大大提高。这样功能性的小程序越来越多，形成常用的工具包，单独管理，Web业务开发时，直接使用就可以了，这就是中间件服务器，它实际上是Web服务器处理能力的扩展。

　　静态网页与“小程序”都是事前设计好的，一般不经常改动，但网站上很多内容需要经常的更新，如新闻、博客文章、互动游戏等，这些变动的数据放在静态的程序中显然不适合，传统的办法是数据与程序分离，采用专业的数据库。Web开发者在Web服务器后边增加了一个数据库服务器，这些经常变化的数据存进数据库，可以随时更新。当用户请求页面时，“小程序”根据用户要求的页面，涉及到动态数据的地方，利用SQL数据库语言，从数据中读取最新的数据，生成“完整”页面，最后送给用户，如股市行情曲线，就是由一个不断刷新的小程序控制。

　　除了应用数据需要变化，用户的一些状态信息、属性信息也需要临时记录(因为每个用户都是不同的)，而Web服务器本来是不记录这些信息的，只管答复你的要求，“人一走茶就凉了”。后来Web技术为了“友好”互动，需要“记住”用户的访问信息，建立了一些“新”的通讯机制：

　　◆Cookie：把一些用户的参数，如帐户名、口令等信息存放在客户端的硬盘临时文件中，用户再次访问这个网站时，参数也一同送给服务器，服务器就知道你就是上次来的那个“家伙”了

　　◆Session：把用户的一些参数信息存在服务器的内存中，或写在服务器的硬盘文件中，用户是不可见的，这样用户用不同电脑访问时的贵宾待遇就同样了，Web服务器总能记住你的“样子”，一般情况下，Cookie与Session可以结合使用

　　Cookie在用户端，一般采用加密方式存放就可以了;Session在服务器端，信息集中，被篡改问题将很严重，所以一般放在内存里管理，尽量不存放在硬盘上。

　　到此，我们清楚了，Web服务器上有两种服务用数据要保证“清白”，一是页面文件(.html、.xml等)，这里包括动态程序文件(.php、.asp、.jsp等)，一般存在Web服务器的特定目录中，或是中间间服务器上;二是后台的数据库，如Oracle、SQL Server等，其中存放的数据的动态网页生成时需要的，也有业务管理数据、经营数据。

　　还有一个问题应该提一下，就是浏览器给用户电脑带来的安全问题，因为Web可以对本地的进程、硬盘操作，可以把木马、病毒放到你的电脑上来，Web架构中使用“沙漏”技术提供安全保护，就是限制页面中“小程序”的本地读写权限，但限制毕竟不能不让其“工作”，所以多数情况下在写入时给出提示，让你自己选择，大家经常看见有进程在安装程序进入你的电脑，但绝大多数人分不清是否应该，要么一概不许，造成很多事情做不了(很多下载与游戏就只能看着)，要么“大胆”接受，大门敞开，听天由命。这里主要分析服务器端的安全，客户端的安全再行考虑。

　　三、Web架构中的安全点分析

　　从Web架构上可以看出，Web服务器是必经的大门，进了大门，还有很多服务器需要保护，如中间件服务器、数据库服务器等。我们这里不考虑网络内部人员的攻击，只考虑从接入网(或互联网)来的攻击，入侵者入侵的通道有下面几个：

　　1、服务器系统漏洞：Web服务器毕竟的一个通用的服务器，无论是Windows，还是Linux/Unix，都不可少的带有系统自身的漏洞，通过这些漏洞入侵，可以获得服务器的高级权限，当然对服务器上运行的Web服务就可以随意控制了。除了OS的漏洞，还有Web服务软件的漏洞，IIS也好，Tomcat也好，同样需要不断地打补丁。

　　2、Web服务应用漏洞：如果说系统级的软件漏洞被关注的人太多了，那么Web应用软件的漏洞数量上就更多了，因为Web服务开发简单，开发的团队参差不齐，并非都是“专业”的高手，编程不规范、安全意识不强、因为开发时间紧张而简化测试等，应用程序的漏洞也同样可以让入侵者来去自如。最为常见的SQL注入，就是因为大多应用编程过程中产生的漏洞。

　　3、密码暴力破解：漏洞会招来攻击容易理解，但毕竟需要高超的技术水平，破解密码却十分有效，而且简单易行。一般来说帐号信息容易获得，剩下的就是猜测密码了，由于使用复杂密码是件麻烦而又“讨厌”的事，设置容易记忆的密码，是绝大多数用户的选择。大多Web服务是靠“帐号+密码”的方式管理用户帐户，一旦破解密码，尤其是远程管理者的密码，破坏程度难以想象，并且其攻击难度比通过漏洞方式要简单的多，而且不容易被发觉。在知名的网络经济案例中，通过密码入侵的占了接近一半的比例。

　　入侵者进入Web系统，其动作行为目的性是十分明确的：

　　◆让网站瘫痪：网站瘫痪是让服务中断。使用DDOS攻击都可以让网站瘫痪，但对Web服务内部没有损害，而网络入侵，可以删除文件、停止进程，让Web服务器彻底无法恢复。一般来说，这种做法是索要金钱或恶意竞争的要挟，也可能是显示他的技术高超，拿你的网站被攻击作为宣传他的工具。

　　◆篡改网页：修改网站的页面显示，是相对比较容易的，也是公众容易知道的攻击效果，对于攻击者来说，没有什么“实惠”好处，主要是炫耀自己，当然对于政府等网站，形象问题是很严重的。

　　◆挂木马：这种入侵对网站不产生产生直接破坏，而是对访问网站的用户进行攻击，挂木马的最大“实惠”是收集僵尸网络的“肉鸡”，一个知名网站的首页传播木马的速度是爆炸式的。挂木马容易被网站管理者发觉，XSS(跨站攻击)是新的倾向。

　　◆篡改数据：这是最危险的攻击者，篡改网站数据库，或者是动态页面的控制程序，表面上没有什么变化，很不容易发觉，是最常见的经济利益入侵。数据篡改的危害是难以估量的，比如：购物网站可以修改你帐号金额或交易记录，政府审批网站可以修改行政审批结果，企业ERP可以修改销售定单或成交价格… 有人说采用加密协议可以防止入侵，如https协议，这种说法是不准确的。首先Web服务是面向大众的，不可以完全使用加密方式，在企业内部的Web服务上可以采用，但大家都是“内部人员”，加密方式是共知的;其次，加密可以防止别人“窃听”，但入侵者可以冒充正规用户，一样可以入侵;再者，“中间人劫持”同样可以窃听加密的通讯。

　　四、Web安全产品分析

　　围绕Web服务的安全，产品可以说五花八门，最基本的是接入网入口的UTM网关，其中IPS功能与防DDOS功能是Web服务器系统级入侵的直接防护，但UTM是通用的边界安全网关，非“专业的”Web入侵防护，一般作为安全的入门级防护，这里不细说。这里主要分析专为Web服务开发的安全产品，大概有下面几方面的产品：

　　1、网页防篡改产品：

　　防护未知攻击是难的，但看好我自己的“家底”是相对容易的。因此，人们最先想到的就是网页防篡改技术，保持自己的“纯洁”，起码对社会不会造成大危害。网页被篡改产品出现在Web早期，几经风雨，各厂家技术逐渐统一。网页防篡改技术的基本原理：是对Web服务器上的页面文件(目录下文件)进行监控，发现有更改及时恢复。所以该产品实际是一个“修补”的工具，不能阻止攻击者的篡改，就来个守株待兔，专人看守，减少损失是目标，防篡改属于典型的被动防护技术。

　　网页防篡改产品的部署：建立一台单独的管理服务器(Web服务器数量少可以省略)，然后在每台Web服务器上安装一个Agent程序，负责该服务器的“网页文件看护”，管理服务器是管理这些Agent看护策略的。

　　我们先分析一下“页面文件看护”技术的变迁：

　　a)第一代技术，把Web服务器主目录下的文件做一个备份，用一个定时循环进程，把备份的文件与服务使用的文件逐个进行比较，不一样的就用备份去覆盖。网站更新发布时，则同时更新主目录与备份。这种方法在网站大的情况下，网页数量巨大，扫描一遍的时间太长，并且对Web服务器性能也是挤占。

　　b)第二代技术，采用了Hash算法，对主目录下的每个文件做Hash，生成该文件的“指纹”，定时循环进程直接计算服务用文件的Hash指纹，然后进行指纹核对，指纹一般比较小，比较方便;指纹具有不可逆的特点，不怕仿制。

　　c)第三代技术，既然网站上页面太多，三级以下页面的访问量，一般使用呈指数级下降，没人访问当然也不会被篡改，在这些页面重复扫描是不划算的。改变一下思路：对文件读取应该没有危险，危险的是对文件的改写操作。若只对文件被改变时才做检查，就可以大大降低对服务器资源的占用;具体做法是：开启一个看守进程，对Web服务器的主目录文件删改操作进行监控，发现有此操作，判断是否有合法身份，是否为授权的维护操作，否则阻断其执行，文件不被改写，也就起到了网页防篡改的目的。这个技术也称为事件触发防篡改。

　　这种技术需要考验对服务器操作系统的熟悉程度，但黑客也是高手，你的看护进程是用户级的，黑客可以获得高级权限，绕过你的“消息钩子”，监控就成了摆设。

　　d)第四代技术，既然是比谁的进程权限高，让操作系统干这个活儿，应该是最合适的，黑客再牛也不可能越过操作系统自己“干活”。因此，在Windows系统中，提供系统级的目录文件修改看护进程(系统调用)，防篡改产品直接调用就可以了，或者利用操作系统自身的文件安全保护功能，对主目录文件进行锁定(Windows对自己系统的重要文件也采取了类似的防篡改保护，避免病毒的侵扰)，只允许网站发布系统(网页升级更新)才可以修改文件，其他系统进程也不允许删改。

　　这个方法应该说比较彻底，但可以看出，以后防篡改技术将成为操作系统的“专利”了，安全厂家实在是不愿意看到的。好在目前Linux还没有支持。

　　网页防篡改系统可以用于Web服务器，也可以用于中间件服务器，其目的都是保障网页文件的完整性。

　　网页防篡改对保护静态页面有很好的效果，但对于动态页面就没有办法了，因为页面是用户访问时生成的，内容与数据库相关。很多SQL注入就是利用这个漏洞，可以继续入侵Web服务器。

　　到目前为止，很多网页防篡改产品中都提供了一个IPS软件模块，用来阻止来针对Web服务的SQL注入、XML注入攻击。如国内厂家的WebGuard、iGuard、InforGuard等产品。