ASP.NET MVC 使用防伪造令牌来避免CSRF攻击

本文转自这篇文章

XSRF即在访问B站点的时候，执行了A站点的功能。
比如:
A站点登录后，可以修改用户的邮箱（接口：/Email/Modify?email=123），修改邮箱时只验证用户有没有登录，而且登录信息是保存在cookie中。
用户登录A站点后，又打开一个窗口访问B站点，如果这时B站点内嵌入了一条链接http://www.A.com/Email/Modify?email=123，当用户点击这条链接时会直接修改A站点的用户邮箱。

对表达提交来说，要关注的就是安全问题。ASP.NET MVC 提供了探测某种攻击类型的机制，其中一个措施就是防伪造令牌。这种令牌包含服务器端和客户端组件，代码会在表单中插入一个隐藏域以保护用户特定的令牌：

@Html.AntiForgeryToken()

在执行@Html.AntiForgeryToken()语句时，会在cookie中写入一个经过加密后的数据，并在页面中添加一个隐藏域并写入加密后的数据(默认名称为__RequestVerificationToken)。当执行IndexPost(前面示例)方法前，会判断cookie中的数据与隐藏域的数据是否相等。相等则验证通过。否则会抛出异常。(Post请求会自动把隐藏域传递到后台，如果是Get请求，就需要手动把隐藏域的值传递到后台)。
待加密的数据是一个AntiForgeryToken对象。系统进行验证时，会先把加密的数据还原成AntiForgeryToken对象，对象有一个SecurityToken属性(用于填充随机序列)，系统主要判断该字段的值是否相等。
同一个会话期间，SecurityToken数据相同，所以即使开多个tab访问相同页面，数据验证也会通过。
同一个会话期间cookie中的加密数据不会改变，因为访问页面时，cookie会传到后台，后台判断cookie中有加密数据，就不会重新生成cookie数据。但隐藏域的值每次都不同，因为每访问一次页面，都会重新加密一次，虽然AntiForgeryToken对象的值相同，但通过MachineKey的Protect加密后，每次加密的值都会不同。
AntiForgery使用MachineKey进行加密，所以如果系统使用负载均衡，就需要配置MachineKey，否则不同服务器的MachineKey不同，导致无法解密。

[ValidateAntiForgeryToken]
public ActionResult Login(LoginModel model)
{//ect.
}

在执行@Html.AntiForgeryToken()语句时，会调用GetHtml方法。GetHtml方法中会调用GetFormInputElement方法，该方法会在cookie中写入加密后的数据，并返回Html标签代码。该标签代码会写入到页面中.

        public static HtmlString GetHtml(){if (HttpContext.Current == null){throw new ArgumentException(WebPageResources.HttpContextUnavailable);}TagBuilder retVal = _worker.GetFormInputElement(new HttpContextWrapper(HttpContext.Current));return retVal.ToHtmlString(TagRenderMode.SelfClosing);}

在GetFormInputElement方法中，首先通过GetCookieTokenNoThrow方法获取Cookie中AntiForgeryToken对象(第一访问页面该对象为空)。再通过GetTokens方法获取新的newCookieToken以及formToken（newCookieToken就是写入cookie的token，formToken就是写入隐藏域的token）。如果oldCookieToken不为空，那么newCookieToken就会为空，这样就不会重新写入cookie。所以同一个会话期间cookie值会相同。如果不为空就通过SaveCookieToken方法写入cookie。

        public TagBuilder GetFormInputElement(HttpContextBase httpContext){CheckSSLConfig(httpContext);AntiForgeryToken oldCookieToken = GetCookieTokenNoThrow(httpContext);AntiForgeryToken newCookieToken, formToken;GetTokens(httpContext, oldCookieToken, out newCookieToken, out formToken);if (newCookieToken != null){// If a new cookie was generated, persist it._tokenStore.SaveCookieToken(httpContext, newCookieToken);}if (!_config.SuppressXFrameOptionsHeader){// Adding X-Frame-Options header to prevent ClickJacking. See// http://tools.ietf.org/html/draft-ietf-websec-x-frame-options-10// for more information.httpContext.Response.AddHeader("X-Frame-Options", "SAMEORIGIN");}// <input type="hidden" name="__AntiForgeryToken" value="..." />TagBuilder retVal = new TagBuilder("input");retVal.Attributes["type"] = "hidden";retVal.Attributes["name"] = _config.FormFieldName;retVal.Attributes["value"] = _serializer.Serialize(formToken);return retVal;}

SaveCookieToken方法先通过Serialize方法序列化，序列化的时候会对数据加密，再写入cookie

        public void SaveCookieToken(HttpContextBase httpContext, AntiForgeryToken token){string serializedToken = _serializer.Serialize(token);HttpCookie newCookie = new HttpCookie(_config.CookieName, serializedToken){HttpOnly = true};// Note: don't use "newCookie.Secure = _config.RequireSSL;" since the default// value of newCookie.Secure is automatically populated from the <httpCookies>// config element.if (_config.RequireSSL){newCookie.Secure = true;}httpContext.Response.Cookies.Set(newCookie);}

GetTokens方法，如果oldCookieToken不为空，就不重新生成newCookieToken。为空则通过GenerateCookieToken方法生成一个Token。再调用GenerateFormToken方法生成formToken

        private void GetTokens(HttpContextBase httpContext, AntiForgeryToken oldCookieToken, out AntiForgeryToken newCookieToken, out AntiForgeryToken formToken){newCookieToken = null;if (!_validator.IsCookieTokenValid(oldCookieToken)){// Need to make sure we're always operating with a good cookie token.oldCookieToken = newCookieToken = _validator.GenerateCookieToken();}Contract.Assert(_validator.IsCookieTokenValid(oldCookieToken));formToken = _validator.GenerateFormToken(httpContext, ExtractIdentity(httpContext), oldCookieToken);}

GenerateCookieToken方法生成cookieToken，即创建一个新的AntiForgeryToken对象。AntiForgeryToken有个SecurityToken属性，类型为BinaryBlob。BianryBlob对象会通过RNGCryptoServiceProvider实例的GetBytes方法填充强随机序列。填充的序列就是用来验证的随机数。即随机数是在创建AntiForgeryToken对象时自动生成的

        public AntiForgeryToken GenerateCookieToken(){return new AntiForgeryToken(){// SecurityToken will be populated automatically.IsSessionToken = true};}

GenerateFormToken方法，就是把cookieToken的SecurityToken赋值给formToken。这样就会使得cookieToken与formToken的SecurityToken值相等

        public AntiForgeryToken GenerateFormToken(HttpContextBase httpContext, IIdentity identity, AntiForgeryToken cookieToken){Contract.Assert(IsCookieTokenValid(cookieToken));AntiForgeryToken formToken = new AntiForgeryToken(){SecurityToken = cookieToken.SecurityToken,IsSessionToken = false};bool requireAuthenticatedUserHeuristicChecks = false;// populate Username and ClaimUidif (identity != null && identity.IsAuthenticated){if (!_config.SuppressIdentityHeuristicChecks){// If the user is authenticated and heuristic checks are not suppressed,// then Username, ClaimUid, or AdditionalData must be set.requireAuthenticatedUserHeuristicChecks = true;}formToken.ClaimUid = _claimUidExtractor.ExtractClaimUid(identity);if (formToken.ClaimUid == null){formToken.Username = identity.Name;}}// populate AdditionalDataif (_config.AdditionalDataProvider != null){formToken.AdditionalData = _config.AdditionalDataProvider.GetAdditionalData(httpContext);}if (requireAuthenticatedUserHeuristicChecks&& String.IsNullOrEmpty(formToken.Username)&& formToken.ClaimUid == null&& String.IsNullOrEmpty(formToken.AdditionalData)){// Application says user is authenticated, but we have no identifier for the user.throw new InvalidOperationException(String.Format(CultureInfo.CurrentCulture,WebPageResources.TokenValidator_AuthenticatedUserWithoutUsername, identity.GetType()));}return formToken;}

生成cookieToken和formToken后就会调用Serialize方法进行序列化。序列化的时候会调用MachineKey的Protect方法进行加密。每次加密后的值都不相同。如果使用了负载均衡，一定要配置MachineKey，而不能使用系统的值

 public string Serialize(AntiForgeryToken token){Contract.Assert(token != null);using (MemoryStream stream = new MemoryStream()){using (BinaryWriter writer = new BinaryWriter(stream)){writer.Write(TokenVersion);writer.Write(token.SecurityToken.GetData());writer.Write(token.IsSessionToken);if (!token.IsSessionToken){if (token.ClaimUid != null){writer.Write(true /* isClaimsBased */);writer.Write(token.ClaimUid.GetData());}else{writer.Write(false /* isClaimsBased */);writer.Write(token.Username);}writer.Write(token.AdditionalData);}writer.Flush();return _cryptoSystem.Protect(stream.ToArray());}}}