前端网络安全问题分析

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网络安全

黑客攻击的方式

DDOS攻击

在信息安全的三要素–“保密性”、“完整性”和“可用性”。

DoS（Denial of Service），即拒绝服务攻击，针对的目标正是“可用性”。该攻击方式利用目标系统网络服务功能缺陷或者直接消耗其系统资源，使得该目标系统无法提供正常的服务。

DDoS的攻击方式有很多种，最基本的DoS攻击就是利用合理的服务请求来占用过多的服务资源，从而使合法用户无法得到服务的响应。单一的DoS攻击一般是采用一对一方式的，当攻击目标CPU速度低、内存小或者网络带宽小等等各项指标不高的性能，它的效果是明显的。随着计算机与网络技术的发展，计算机的处理能力迅速增长，内存大大增加，同时也出现了千兆级别的网络，这使得DoS攻击的困难程度加大了-目标对恶意攻击包的"消化能力"加强了不少。这时候**分布式的拒绝服务攻击手段（DDoS）**就应运而生了。DDoS就是利用更多的傀儡机（肉鸡）来发起进攻，以比从前更大的规模来进攻受害者。

• DDOS攻击不仅能攻击计算机，还能攻击路由器，因为路由器是一台特殊类型的计算机；
• 网速决定攻击的好和快，比如说，如果你一个被限制网速的环境下，它们的攻击效果不是很明显，但是快的网速相比之下更加具有攻击效果。

CC攻击

CC攻击的原理就是：攻击者控制某些主机不停地发大量数据包给对方服务器造成服务器资源耗尽，一直到宕机崩溃。CC主要是用来消耗服务器资源的，每个人都有这样的体验：当一个网页访问的人数特别多的时候，打开网页就慢了，CC就是模拟多个用户(多少线程就是多少用户)不停地进行访问那些需要大量数据操作(就是需要大量CPU时间)的页面，造成服务器资源的浪费，CPU长时间处于100%，永远都有处理不完的连接直至就网络拥塞，正常的访问被中止。

CC攻击的种类有三种，直接攻击，代理攻击，僵尸网络攻击

• 直接攻击主要针对有重要缺陷的 WEB 应用程序，一般说来是程序写的有问题的时候才会出现这种情况，比较少见。
• 僵尸网络攻击有点类似于 DDOS 攻击了，从 WEB 应用程序层面上已经无法防御
• 代理攻击是CC 攻击者一般会操作一批代理服务器，比方说 100 个代理，然后每个代理同时发出 10 个请求，这样 WEB 服务器同时收到 1000 个并发请求的，并且在发出请求后，立刻断掉与代理的连接，避免代理返回的数据将本身的带宽堵死，而不能发动再次请求，这时 WEB 服务器会将响应这些请求的进程进行队列，数据库服务器也同样如此，这样一来，正常请求将会被排在很后被处理，

DDOS攻击和CC攻击的区别

DDoS是针对IP的攻击，而CC攻击的是服务器资源。

• ddos攻击和cc攻击区别主要是针对对象的不同。DDOS是主要针对IP的攻击，而CC攻击的主要是网页。
• CC攻击相对来说，攻击的危害不是毁灭性的，但是持续时间长;而ddos攻击就是流量攻击，这种攻击的危害性较大，通过向目标服务器发送大量数据包，耗尽其带宽，更难防御。

XSS跨站脚本攻击

XSS是指恶意攻击者利用网站没有对用户提交数据进行转义处理或者过滤不足的缺点，进而添加一些代码，嵌入到web页面中去。使别的用户访问都会执行相应的嵌入代码。

从而盗取用户资料、利用用户身份进行某种动作或者对访问者进行病毒侵害的一种攻击方式。

XSS攻击的危害包括：

• 盗取各类用户帐号，如机器登录帐号、用户网银帐号、各类管理员帐号
• 控制企业数据，包括读取、篡改、添加、删除企业敏感数据的能力
• 盗窃企业重要的具有商业价值的资料
• 非法转账
• 强制发送电子邮件
• 网站挂马
• 控制受害者机器向其它网站发起攻击

主要原因：过于信任客户端提交的数据！

解决办法：不信任任何客户端提交的数据，只要是客户端提交的数据就应该先进行相应的过滤处理然后方可进行下一步的操作。

进一步分析细节：

客户端提交的数据本来就是应用所需要的，但是恶意攻击者利用网站对客户端提交数据的信任，在数据中插入一些符号以及javascript代码，那么这些数据将会成为应用代码中的一部分了。那么攻击者就可以肆无忌惮地展开攻击啦。

因此我们绝不可以信任任何客户端提交的数据！！！

分类(XSS根源就是没完全过滤客户端提交的数据):

反射型xss攻击：又称为非持久性跨站点脚本攻击，它是最常见的类型的XSS。漏洞产生的原因是攻击者注入的数据反映在响应中。一个典型的非持久性XSS包含一个带XSS攻击向量的链接(即每次攻击需要用户的点击)。

存贮型xss攻击：又称为持久型跨站点脚本，它一般发生在XSS攻击向量(一般指XSS攻击代码)存储在网站数据库，当一个页面被用户打开的时候执行。每当用户打开浏览器,脚本执行。持久的XSS相比非持久性XSS攻击危害性更大,因为每当用户打开页面，查看内容时脚本将自动执行。谷歌的orkut曾经就遭受到XSS。

DOMBasedXSS（基于dom的跨站点脚本攻击）:基于DOM的XSS有时也称为type0XSS。当用户能够通过交互修改浏览器页面中的DOM(DocumentObjectModel)并显示在浏览器上时，就有可能产生这种漏洞，从效果上来说它也是反射型XSS。通过修改页面的DOM节点形成的XSS，称之为DOMBasedXSS。前提是易受攻击的网站有一个HTML页面采用不安全的方式从document.location 或document.URL 或 document.referrer获取数据（或者任何其他攻击者可以修改的对象）。

crypto

crypto模块的目的是为了提供通用的加密和哈希算法。用纯JavaScript代码实现这些功能不是不可能，但速度会非常慢。Nodejs用C/C++实现这些算法后，通过cypto这个模块暴露为JavaScript接口，这样用起来方便，运行速度也快。

MD5和SHA1

MD5是一种常用的哈希算法，用于给任意数据一个“签名”。这个签名通常用一个十六进制的字符串表示：

const crypto = require(‘crypto’);

const hash = crypto.createHash(‘md5’);

// 可任意多次调用update():
hash.update(‘Hello, world!’);
hash.update(‘Hello, nodejs!’);

console.log(hash.digest(‘hex’)); // 7e1977739c748beac0c0fd14fd26a544
update()方法默认字符串编码为UTF-8，也可以传入Buffer。

如果要计算SHA1，只需要把’md5’改成’sha1’，就可以得到SHA1的结果1f32b9c9932c02227819a4151feed43e131aca40。

还可以使用更安全的sha256和sha512。

Hmac

Hmac算法也是一种哈希算法，它可以利用MD5或SHA1等哈希算法。不同的是，Hmac还需要一个密钥：

const crypto = require(‘crypto’);

const hmac = crypto.createHmac(‘sha256’, ‘secret-key’);

hmac.update(‘Hello, world!’);
hmac.update(‘Hello, nodejs!’);

console.log(hmac.digest(‘hex’)); // 80f7e22570…
只要密钥发生了变化，那么同样的输入数据也会得到不同的签名，因此，可以把Hmac理解为用随机数“增强”的哈希算法。

AES

AES是一种常用的对称加密算法，加解密都用同一个密钥。crypto模块提供了AES支持，但是需要自己封装好函数，便于使用：

const crypto = require(‘crypto’);

function aesEncrypt(data, key) {
const cipher = crypto.createCipher(‘aes192’, key);
var crypted = cipher.update(data, ‘utf8’, ‘hex’);
crypted += cipher.final(‘hex’);
return crypted;
}

function aesDecrypt(encrypted, key) {
const decipher = crypto.createDecipher(‘aes192’, key);
var decrypted = decipher.update(encrypted, ‘hex’, ‘utf8’);
decrypted += decipher.final(‘utf8’);
return decrypted;
}

var data = ‘Hello, this is a secret message!’;
var key = ‘Password!’;
var encrypted = aesEncrypt(data, key);
var decrypted = aesDecrypt(encrypted, key);

console.log('Plain text: ’ + data);
console.log('Encrypted text: ’ + encrypted);
console.log('Decrypted text: ’ + decrypted);
运行结果如下：

Plain text: Hello, this is a secret message!
Encrypted text: 8a944d97bdabc157a5b7a40cb180e7…
Decrypted text: Hello, this is a secret message!
可以看出，加密后的字符串通过解密又得到了原始内容。

注意到AES有很多不同的算法，如aes192，aes-128-ecb，aes-256-cbc等，AES除了密钥外还可以指定IV（Initial Vector），不同的系统只要IV不同，用相同的密钥加密相同的数据得到的加密结果也是不同的。加密结果通常有两种表示方法：hex和base64，这些功能Nodejs全部都支持，但是在应用中要注意，如果加解密双方一方用Nodejs，另一方用Java、PHP等其它语言，需要仔细测试。如果无法正确解密，要确认双方是否遵循同样的AES算法，字符串密钥和IV是否相同，加密后的数据是否统一为hex或base64格式。

Diffie-Hellman

DH算法是一种密钥交换协议，它可以让双方在不泄漏密钥的情况下协商出一个密钥来。DH算法基于数学原理，比如小明和小红想要协商一个密钥，可以这么做：

小明先选一个素数和一个底数，例如，素数p=23，底数g=5（底数可以任选），再选择一个秘密整数a=6，计算A=g^a mod p=8，然后大声告诉小红：p=23，g=5，A=8；

小红收到小明发来的p，g，A后，也选一个秘密整数b=15，然后计算B=g^b mod p=19，并大声告诉小明：B=19；

小明自己计算出s=B^a mod p=2，小红也自己计算出s=A^b mod p=2，因此，最终协商的密钥s为2。

在这个过程中，密钥2并不是小明告诉小红的，也不是小红告诉小明的，而是双方协商计算出来的。第三方只能知道p=23，g=5，A=8，B=19，由于不知道双方选的秘密整数a=6和b=15，因此无法计算出密钥2。

用crypto模块实现DH算法如下：

const crypto = require(‘crypto’);

// xiaoming’s keys:
var ming = crypto.createDiffieHellman(512);
var ming_keys = ming.generateKeys();

var prime = ming.getPrime();
var generator = ming.getGenerator();

console.log('Prime: ’ + prime.toString(‘hex’));
console.log('Generator: ’ + generator.toString(‘hex’));

// xiaohong’s keys:
var hong = crypto.createDiffieHellman(prime, generator);
var hong_keys = hong.generateKeys();

// exchange and generate secret:
var ming_secret = ming.computeSecret(hong_keys);
var hong_secret = hong.computeSecret(ming_keys);

// print secret:
console.log('Secret of Xiao Ming: ’ + ming_secret.toString(‘hex’));
console.log('Secret of Xiao Hong: ’ + hong_secret.toString(‘hex’));
运行后，可以得到如下输出：

$ node dh.js
Prime: a8224c…deead3
Generator: 02
Secret of Xiao Ming: 695308…d519be
Secret of Xiao Hong: 695308…d519be
注意每次输出都不一样，因为素数的选择是随机的。

RSA

RSA算法是一种非对称加密算法，即由一个私钥和一个公钥构成的密钥对，通过私钥加密，公钥解密，或者通过公钥加密，私钥解密。其中，公钥可以公开，私钥必须保密。

RSA算法是1977年由Ron Rivest、Adi Shamir和Leonard Adleman共同提出的，所以以他们三人的姓氏的头字母命名。

当小明给小红发送信息时，可以用小明自己的私钥加密，小红用小明的公钥解密，也可以用小红的公钥加密，小红用她自己的私钥解密，这就是非对称加密。相比对称加密，非对称加密只需要每个人各自持有自己的私钥，同时公开自己的公钥，不需要像AES那样由两个人共享同一个密钥。

在使用Node进行RSA加密前，我们先要准备好私钥和公钥。

首先，在命令行执行以下命令以生成一个RSA密钥对：

openssl genrsa -aes256 -out rsa-key.pem 2048
根据提示输入密码，这个密码是用来加密RSA密钥的，加密方式指定为AES256，生成的RSA的密钥长度是2048位。执行成功后，我们获得了加密的rsa-key.pem文件。

第二步，通过上面的rsa-key.pem加密文件，我们可以导出原始的私钥，命令如下：

openssl rsa -in rsa-key.pem -outform PEM -out rsa-prv.pem
输入第一步的密码，我们获得了解密后的私钥。

类似的，我们用下面的命令导出原始的公钥：

openssl rsa -in rsa-key.pem -outform PEM -pubout -out rsa-pub.pem
这样，我们就准备好了原始私钥文件rsa-prv.pem和原始公钥文件rsa-pub.pem，编码格式均为PEM。

下面，使用crypto模块提供的方法，即可实现非对称加解密。

首先，我们用私钥加密，公钥解密：

const
fs = require(‘fs’),
crypto = require(‘crypto’);

// 从文件加载key:
function loadKey(file) {
// key实际上就是PEM编码的字符串:
return fs.readFileSync(file, ‘utf8’);
}

let
prvKey = loadKey(’./rsa-prv.pem’),
pubKey = loadKey(’./rsa-pub.pem’),
message = ‘Hello, world!’;

// 使用私钥加密:
let enc_by_prv = crypto.privateEncrypt(prvKey, Buffer.from(message, ‘utf8’));
console.log('encrypted by private key: ’ + enc_by_prv.toString(‘hex’));

let dec_by_pub = crypto.publicDecrypt(pubKey, enc_by_prv);
console.log('decrypted by public key: ’ + dec_by_pub.toString(‘utf8’));
执行后，可以得到解密后的消息，与原始消息相同。

接下来我们使用公钥加密，私钥解密：

// 使用公钥加密:
let enc_by_pub = crypto.publicEncrypt(pubKey, Buffer.from(message, ‘utf8’));
console.log('encrypted by public key: ’ + enc_by_pub.toString(‘hex’));

// 使用私钥解密:
let dec_by_prv = crypto.privateDecrypt(prvKey, enc_by_pub);
console.log('decrypted by private key: ’ + dec_by_prv.toString(‘utf8’));
执行得到的解密后的消息仍与原始消息相同。

如果我们把message字符串的长度增加到很长，例如1M，这时，执行RSA加密会得到一个类似这样的错误：data too large for key size，这是因为RSA加密的原始信息必须小于Key的长度。那如何用RSA加密一个很长的消息呢？实际上，RSA并不适合加密大数据，而是先生成一个随机的AES密码，用AES加密原始信息，然后用RSA加密AES口令，这样，实际使用RSA时，给对方传的密文分两部分，一部分是AES加密的密文，另一部分是RSA加密的AES口令。对方用RSA先解密出AES口令，再用AES解密密文，即可获得明文。

证书

crypto模块也可以处理数字证书。数字证书通常用在SSL连接，也就是Web的https连接。一般情况下，https连接只需要处理服务器端的单向认证，如无特殊需求（例如自己作为Root给客户发认证证书），建议用反向代理服务器如Nginx等Web服务器去处理证书。