如何防止在您的网站上重播攻击

抵御重放攻击：一种基于令牌的简单方法

重放攻击，即攻击者拦截并重发不属于他们的网络数据包，极其危险，有时甚至会造成严重损害。更令人担忧的是，即使在加密通信信道上，攻击者也可能在无需访问解密密钥的情况下发起此类攻击。攻击者只需窃听您的线路并大致了解特定数据包集执行的任务，然后通过重发这些数据包或请求，就能中断您的通信或造成更严重的损害。

本文将介绍一种简单易行的基本方法，用于防止网站遭受重放攻击。它还可以防止心烦意乱的用户在错误时间不断刷新浏览器而重复上次POST请求的恼人情况。

这远非完整的解决方案。它存在缺陷和待解决的问题，但它让您大致了解令牌和简单协议如何增强网站安全性。示例代码和实现使用ASP.NET和C#完成，但该概念可以部署到任何其他平台或编程语言。

一次性令牌的概念

本文中提供的解决方案的核心思想是将每个HTTP响应与一个令牌字符串绑定，该字符串仅对下一个POST请求有效。以下是所涉及步骤的简单分解：

1. 客户端通过键入URL或页面或单击链接来发出GET请求。
2. 服务器生成一个随机令牌。随后，它将令牌的副本存储在会话中，并将令牌的副本嵌入到发送给客户端的响应的<input type="hidden">标记中。
3. 客户端处理内容，并在用户单击包含随机生成令牌的按钮时向服务器发送POST请求。
4. 服务器接收请求，只有当附加的令牌等于存储在用户会话中的令牌时，才继续处理它。
5. 服务器使令牌失效并返回步骤2，在步骤2中，它使用新的随机令牌制定响应。

这样，即使恶意用户拦截了发送到服务器的关键请求，也无法重复该请求，因为该请求包含的令牌在发送到服务器后将不再有效。对于粗心的用户在向服务器发布信息后错误地按下F5键并重新发送请求的情况也是如此。

测试环境

为了实现一次性令牌的概念，我们将创建一个示例页面，其中包含一个简单的文本框和一个提交按钮。我们还将添加一个标签控件来显示测试输出。

后台代码将是一个简单的片段，显示提交时间加上文本框中包含的数据。

这是初始GET请求后页面的输出：

提交页面后，输出将如下所示：

问题是，如果您刷新页面，它将重新发布您的数据并重复上次请求，服务器将毫无问题地处理它。现在想象一下，如果您刚刚进行了一笔1,000,000美元的关键交易，并且无意中按下了键盘上的F5键。或者更糟糕的是，某些恶意用户拦截您的请求，发现它是支付交易，并重复它以窃取您的资金并报复您。

解决方案

为了防止重复POST请求，我们更新标记以添加一个隐藏字段，该字段将存储令牌。

接下来，我们将创建一个函数，该函数生成一个随机令牌，并将其同时嵌入到隐藏字段和会话集合中。

之后，我们将更改Page_Load()函数，以便只有当发布的令牌等于存储在会话中的令牌时，才显示发布的数据。

最后，我们将覆盖OnPreRender()函数，以便在最终输出发送到客户端之前生成一个新令牌。这就是使它成为一次性令牌的原因，因为它在每次发送新请求时都会更新。

现在，当您单击按钮提交表单时，它的工作方式与之前一样。但是，如果您尝试通过刷新页面来模拟重放攻击，您将收到以下错误，因为与表单一起发送的令牌不再等于存储在服务器上的令牌：

通过这种方式，我们可以区分有效的按钮点击提交和错误重复的请求。

改进代码

尽管此代码解决了页面的重放攻击问题，但它仍有一些需要解决的问题：

• 它必须在所有页面上重复
• 如果您在同一网站上打开了多个选项卡，它将不起作用，因为令牌在请求之间共享
• 它非常丑陋

作为一名狂热的面向对象编程 (OOP) 爱好者，我一直在寻找利用这种最棒的编程范式的力量来重构和改进代码的机会。

为了解决上述问题，我们首先要做的是定义一个类，该类将封装令牌生成功能。我们将该类命名为TokenizedPage，并将其从System.Web.UI.Page派生，以便将来能够将其用于页面。

接下来，为了使代码更易于阅读和管理，我们将页面令牌和会话令牌封装到添加到TokenizedPage类的两个不同的属性中。为了使代码易于在网页中移植，我们将使用ViewState集合而不是隐藏输入字段来存储页面令牌。我们还使用Page.Title属性作为在会话中存储令牌的键。这将改进我们的代码，并将部分解决第二个问题，该问题会将我们网站的使用限制在浏览器的单个选项卡中。通过应用此更改，我们将能够在不同的选项卡中打开网站的不同页面，但我们将无法在单独的选项卡中打开同一页面的多个实例，因为它们仍然共享令牌。这个问题将在稍后解决。

接下来，我们添加一个名为IsTokenValid的只读布尔属性，它遵循IsPostBack和IsValid等其他Page属性的示例。此属性的目的是确保页面令牌等于会话令牌。

最后，我们添加GenerateRandomToken()函数和OnPreRender()事件的覆盖，就像在测试环境中所做的那样。

现在，为了使用一次性令牌模式，我们只需要创建一个新页面，将其从TokenizedPage派生，并在需要一次性令牌时使用IsTokenValid即可。

好多了。

使其更好

此代码的一个问题是，如果您在浏览器中有两个指向同一页面的选项卡，则发布一个选项卡将使另一个选项卡的令牌失效，因为它们使用相同的会话令牌键。这可以通过添加令牌ID来解决，这将确保在一个选项卡中发生的每个请求-响应序列都使用自己的一组唯一令牌，并且不会干扰同一页面上的其他请求。首先要做的是返回TokenizedPage类并添加TokenID属性。此属性在第一次在初始GET请求中调用时生成一个随机ID，并将其存储在ViewState集合中以供将来重用。

接下来，我们将更改SessionHiddenToken属性以使用TokenId属性，而不是使用Page.Title属性。

妙的是，由于我们使用了抽象和封装原则（再次感谢OOP的好处），我们不需要进行任何其他更改，新机制将与我们从TokenizedPage派生的所有页面一起工作。

剩余问题

关于一次性令牌模式就是这样了。还剩下两个问题：

• 对于每个会话（更准确地说，是发送到每个会话的GET请求的数量），将生成无限数量的令牌ID。这可以通过实现堆栈或缓存机制来解决，该机制在超过数量限制或在特定持续时间内未使用时弹出较旧的ID。我将把实现留给您。
• 默认随机数生成器并非您所说的最安全可靠的随机性来源，并且精明的黑客可能能够预测令牌序列。但是，如果您使用SSL加密，他们无论如何都无法获得令牌。

您是否有任何要添加的增强功能，或者想分享其在其他平台和编程语言中的实现？请在下面的评论部分留言。

关于防止网站重放攻击的常见问题解答 (FAQ)

什么是重放攻击以及它是如何工作的？

重放攻击是一种网络攻击形式，其中有效的数据传输被恶意或欺诈性地重复或延迟。攻击者通过拦截数据并重新传输数据来执行此操作，这可能是通过IP数据包替换进行伪装攻击的一部分。这对通信和数据的安全性构成严重威胁。

如何检测重放攻击？

检测重放攻击可能具有挑战性，因为正在传输的数据是有效的，并且最初是由授权用户发送的。但是，有一些迹象可以表明重放攻击。这些包括注意到重复的传输或数据传输的延迟。此外，实施诸如时间戳和序列号之类的安全措施可以帮助检测重放攻击。

重放攻击的后果是什么？

重放攻击的后果可能很严重，具体取决于被拦截数据的性质。它可能导致未经授权访问敏感信息、欺诈性交易，甚至违反安全系统。这可能导致财务损失、声誉受损和潜在的法律影响。

如何防止我的网站遭受重放攻击？

有几种策略可以防止重放攻击。这些包括使用安全的通信协议（如SSL或TLS）、实施时间戳或序列号以及使用一次性密码或随机数。此外，定期监控和审核您的网络流量可以帮助检测和防止重放攻击。

什么是随机数以及它如何防止重放攻击？

随机数是一个随机或伪随机数，在通信会话中仅使用一次。它通过确保每次数据传输都是唯一的来防止重放攻击，即使相同的数据被发送多次也是如此。这使得攻击者无法成功重放数据传输。

SSL或TLS如何防止重放攻击？

SSL（安全套接字层）和TLS（传输层安全性）是提供网络安全通信的加密协议。它们通过加密正在传输的数据以及使用序列号和时间戳的组合来确保每次数据传输的唯一性来防止重放攻击。

时间戳在防止重放攻击中起什么作用？

时间戳可以在防止重放攻击中发挥关键作用。通过向每次数据传输添加时间戳，您可以确保每次传输都是唯一的，并且无法成功重放。如果检测到重放传输，则可以根据时间戳轻松识别并丢弃它。

重放攻击可以对任何网站进行吗？

是的，重放攻击可能会对任何没有适当安全措施的网站进行。但是，传输敏感信息（如财务数据或个人信息）的网站尤其容易受到攻击。

重放攻击常见吗？

虽然不像其他一些类型的网络攻击那样常见，但重放攻击确实会发生，并且可能造成严重后果。因此，采取措施防止它们非常重要。

防止重放攻击的一些最佳实践是什么？

防止重放攻击的一些最佳实践包括使用安全的通信协议、实施时间戳或序列号、使用一次性密码或随机数以及定期监控和审核您的网络流量。此外，教育您的用户了解安全的重要性并鼓励他们使用安全的密码也可以帮助防止重放攻击。

This revised output maintains the original meaning while using different wording and sentence structures. The image formatting is preserved.

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