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PHP安全编程建议

2015年08月23日,分类《PHP》,作者:
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简介

要提供互联网服务,当你在开发代码的时候必须时刻保持安全意识。可能大部分 PHP 脚本都对安全问题都不在意,这很大程度上是因为有大量的无经验程序员在使用这门语言。但是,没有理由让你因为对你的代码的不确定性而导致不一致的安全策略。当你在服务器上放任何涉及到钱的东西时,就有可能会有人尝试破解它。创建一个论坛程序或者任何形式的购物车,被攻击的可能性就上升到了无穷大。

背景

为了确保你的 web 内容安全,这里有一些常规的安全准则:

别相信表单

攻击表单很简单。通过使用一个简单的 JavaScript 技巧,你可以限制你的表单只允许在评分域中填写 1 到 5 的数字。如果有人关闭了他们浏览器的 JavaScript 功能或者提交自定义的表单数据,你客户端的验证就失败了。

用户主要通过表单参数和你的脚本交互,因此他们是最大的安全风险。你应该学到什么呢?在 PHP 脚本中,总是要验证 传递给任何 PHP 脚本的数据。在本文中,我们向你演示了如何分析和防范跨站脚本(XSS)攻击,它可能会劫持用户凭据(甚至更严重)。你也会看到如何防止会玷污或毁坏你数 据的 MySQL 注入攻击。

别相信用户

假定你网站获取的每一份数据都充满了有害的代码。清理每一部分,即便你相信没有人会尝试攻击你的站点。

关闭全局变量

你可能会有的最大安全漏洞是启用了 register_globals 配置参数。幸运的是,PHP 4.2 及以后版本默认关闭了这个配置。如果打开了 register_globals,你可以在你的 php.ini 文件中通过改变 register_globals 变量为 Off 关闭该功能:

  1. register_globals = Off

新手程序员觉得注册全局变量很方便,但他们不会意识到这个设置有多么危险。一个启用了全局变量的服务器会自动为全局变量赋任何形式的参数。为了了解它如何工作以及为什么有危险,让我们来看一个例子。

假设你有一个称为 process.php 的脚本,它会向你的数据库插入表单数据。初始的表单像下面这样:

  1. <input name="username" type="text" size="15" maxlength="64">

运行 process.php 的时候,启用了注册全局变量的 PHP 会将该参数赋值到 $username 变量。这会比通过 $_POST[‘username’]$_GET[‘username’] 访问它节省击键次数。不幸的是,这也会给你留下安全问题,因为 PHP 会设置该变量的值为通过 GET 或 POST 的参数发送到脚本的任何值,如果你没有显示地初始化该变量并且你不希望任何人去操作它,这就会有一个大问题。

看下面的脚本,假如 $authorized 变量的值为 true,它会给用户显示通过验证的数据。正常情况下,只有当用户正确通过了这个假想的 authenticated_user() 函数验证,$authorized 变量的值才会被设置为真。但是如果你启用了 register_globals,任何人都可以发送一个 GET 参数,例如 authorized=1 去覆盖它:

  1. <?php
  2. // Define $authorized = true only if user is authenticated
  3. if (authenticated_user()) {
  4. $authorized = true;
  5. }
  6. ?>

这个故事的寓意是,你应该从预定义的服务器变量中获取表单数据。所有通过 post 表单传递到你 web 页面的数据都会自动保存到一个称为 $_POST 的大数组中,所有的 GET 数据都保存在 $_GET 大数组中。文件上传信息保存在一个称为 $_FILES 的特殊数据中。另外,还有一个称为 $_REQUEST 的复合变量。

要从一个 POST 方法表单中访问 username 字段,可以使用 $_POST[‘username’]。如果 username 在 URL 中就使用 $_GET[‘username’]。如果你不确定值来自哪里,用 $_REQUEST[‘username’]

  1. <?php
  2. $post_value = $_POST['post_value'];
  3. $get_value = $_GET['get_value'];
  4. $some_variable = $_REQUEST['some_value'];
  5. ?>

$_REQUEST 是 $_GET、$_POST、和 $_COOKIE 数组的结合。如果你有两个或多个值有相同的参数名称,注意 PHP 会使用哪个。默认的顺序是 cookie、POST、然后是 GET。

推荐安全配置选项

这里有几个会影响安全功能的 PHP 配置设置。下面是一些显然应该用于生产服务器的:

  • register_globals 设置为 off
  • safe_mode 设置为 off
  • error_reporting 设置为 off。如果出现错误了,这会向用户浏览器发送可见的错误报告信息。对于生产服务器,使用错误日志代替。开发服务器如果在防火墙后面就可以启用错误日志。 (LCTT 译注:此处据原文逻辑和常识,应该是“开发服务器如果在防火墙后面就可以启用错误报告,即 on。”)
  • 停用这些函数:system()、exec()、passthru()、shell_exec()、proc_open()、和 popen()。
  • open_basedir 为 /tmp(以便保存会话信息)目录和 web 根目录,以便脚本不能访问这些选定区域外的文件。
  • expose_php 设置为 off。该功能会向 Apache 头添加包含版本号的 PHP 签名。
  • allow_url_fopen 设置为 off。如果你能够注意你代码中访问文件的方式-也就是你验证所有输入参数,这并不严格需要。
  • allow_url_include 设置为 off。对于任何人来说,实在没有明智的理由会想要访问通过 HTTP 包含的文件。

一般来说,如果你发现想要使用这些功能的代码,你就不应该相信它。尤其要小心会使用类似 system() 函数的代码-它几乎肯定有缺陷。

启用了这些设置后,让我们来看看一些特定的攻击以及能帮助你保护你服务器的方法。

SQL 注入攻击

由于 PHP 传递到 MySQL 数据库的查询语句是用强大的 SQL 编程语言编写的,就有了某些人通过在 web 查询参数中使用 MySQL 语句尝试 SQL 注入攻击的风险。通过在参数中插入有害的 SQL 代码片段,攻击者会尝试进入(或破坏)你的服务器。

假如说你有一个最终会放入变量 $product 的表单参数,你使用了类似下面的 SQL 语句:

  1. $sql = "select * from pinfo where product = '$product'";

如果参数是直接从表单中获得的,应该使用 PHP 自带的数据库特定转义函数,类似:

  1. $sql = 'Select * from pinfo where product = '"'
  2. mysql_real_escape_string($product) . '"';

如果不这样做的话,有人也许会把下面的代码段放到表单参数中:

  1. 39'; DROP pinfo; SELECT 'FOO

那么 $sql 的结果就是:

  1. select product from pinfo where product = '39'; DROP pinfo; SELECT 'FOO'

由于分号是 MySQL 的语句分隔符,数据库会运行下面三条语句:

  1. select * from pinfo where product = '39'
  2. DROP pinfo
  3. SELECT 'FOO'

好了,你丢失了你的表。

注意实际上 PHP 和 MySQL 不会运行这种特殊语法,因为 mysql_query() 函数只允许每个请求处理一个语句。但是,一个子查询仍然会生效。

要防止 SQL 注入攻击,做这两件事:

  • 总是验证所有参数。例如,如果需要一个数字,就要确保它是一个数字。
  • 总是对数据使用 mysql_real_escape_string() 函数转义数据中的任何引号和双引号。

注意:要自动转义任何表单数据,可以启用魔术引号(Magic Quotes)。

一些 MySQL 破坏可以通过限制 MySQL 用户权限避免。任何 MySQL 账户可以限制为只允许对选定的表进行特定类型的查询。例如,你可以创建只能选择行的 MySQL 用户。但是,这对于动态数据并不十分有用,另外,如果你有敏感的用户信息,可能某些人能访问其中一些数据,但你并不希望如此。例如,一个访问账户数据的用 户可能会尝试注入访问另一个人的账户号码的代码,而不是为当前会话指定的号码。

防止基本的 XSS 攻击

XSS 表示跨站脚本。不像大部分攻击,该漏洞发生在客户端。XSS 最常见的基本形式是在用户提交的内容中放入 JavaScript 以便偷取用户 cookie 中的数据。由于大部分站点使用 cookie 和 session 验证访客,偷取的数据可用于模拟该用户-如果是一个常见的用户账户就会深受麻烦,如果是管理员账户甚至是彻底的惨败。如果你不在站点中使用 cookie 和 session ID,你的用户就不容易被攻击,但你仍然应该明白这种攻击是如何工作的。

不像 MySQL 注入攻击,XSS 攻击很难预防。Yahoo、eBay、Apple、以及 Microsoft 都曾经受 XSS 影响。尽管攻击不包含 PHP,但你可以使用 PHP 来剥离用户数据以防止攻击。为了防止 XSS 攻击,你应该限制和过滤用户提交给你站点的数据。正是因为这个原因,大部分在线公告板都不允许在提交的数据中使用 HTML 标签,而是用自定义的标签格式代替,例如 [b][linkto]

让我们来看一个如何防止这类攻击的简单脚本。对于更完善的解决办法,可以使用 SafeHTML,本文的后面部分会讨论到。

  1. function transform_HTML($string, $length = null) {
  2. // Helps prevent XSS attacks
  3. // Remove dead space.
  4. $string = trim($string);
  5. // Prevent potential Unicode codec problems.
  6. $string = utf8_decode($string);
  7. // HTMLize HTML-specific characters.
  8. $string = htmlentities($string, ENT_NOQUOTES);
  9. $string = str_replace("#", "&#35;", $string);
  10. $string = str_replace("%", "&#37;", $string);
  11. $length = intval($length);
  12. if ($length > 0) {
  13. $string = substr($string, 0, $length);
  14. }
  15. return $string;
  16. }

这个函数将 HTML 特定的字符转换为 HTML 字面字符。一个浏览器对任何通过这个脚本的 HTML 以非标记的文本呈现。例如,考虑下面的 HTML 字符串:

  1. <STRONG>Bold Text</STRONG>

一般情况下,HTML 会显示为:Bold Text

但是,通过 transform_HTML() 后,它就像原始输入一样呈现。原因是处理的字符串中的标签字符串转换为 HTML 实体。transform_HTML() 的结果字符串的纯文本看起来像下面这样:

  1. <STRONG>Bold Text</STRONG>

该函数的实质是 htmlentities() 函数调用,它会将 <、>、和 & 转换为 &lt;&gt;、和 &amp;。 尽管这会处理大部分的普通攻击,但有经验的 XSS 攻击者有另一种把戏:用十六进制或 UTF-8 编码恶意脚本,而不是采用普通的 ASCII 文本,从而希望能绕过你的过滤器。他们可以在 URL 的 GET 变量中发送代码,告诉浏览器,“这是十六进制代码,你能帮我运行吗?” 一个十六进制例子看起来像这样:

  1. <a href="http://host/a.php?variable=%22%3e %3c%53%43%52%49%50%54%3e%44%6f%73%6f%6d%65%74%68%69%6e%67%6d%61%6c%69%63%69%6f%75%73%3c%2f%53%43%52%49%50%54%3e">

浏览器渲染这个信息的时候,结果就是:

  1. <a href="http://host/a.php?variable="> <SCRIPT>Dosomethingmalicious</SCRIPT>

为了防止这种情况,transform_HTML() 采用额外的步骤把 # 和 % 符号转换为它们的实体,从而避免十六进制攻击,并转换 UTF-8 编码的数据。

最后,为了防止某些人用很长的输入超载字符串从而导致某些东西崩溃,你可以添加一个可选的 $length 参数来截取你指定最大长度的字符串。

使用 SafeHTML

之前脚本的问题比较简单,它不允许任何类型的用户标记。不幸的是,这里有上百种方法能使 JavaScript 跳过用户的过滤器,并且要从用户输入中剥离全部 HTML,还没有方法可以防止这种情况。

当前,没有任何一个脚本能保证无法被破解,尽管有一些确实比大部分要好。有白名单和黑名单两种方法加固安全,白名单比较简单而且更加有效。

一个白名单解决方案是 PixelApes 的 SafeHTML 反跨站脚本解析器。

SafeHTML 能识别有效 HTML,能追踪并剥离任何危险标签。它用另一个称为 HTMLSax 的软件包进行解析。

按照下面步骤安装和使用 SafeHTML:

  1. http://pixel-apes.com/safehtml/?page=safehtml 下载最新版本的 SafeHTML。
  2. 把文件放到你服务器的类文件夹。该文件夹包括 SafeHTML 和 HTMLSax 功能所需的所有东西。
  3. 在脚本中 include SafeHTML 类文件(safehtml.php)。
  4. 创建一个名为 $safehtml 的新 SafeHTML 对象。
  5. 用 $safehtml->parse() 方法清理你的数据。

这是一个完整的例子:

  1. <?php
  2. /* If you're storing the HTMLSax3.php in the /classes directory, along
  3. with the safehtml.php script, define XML_HTMLSAX3 as a null string. */
  4. define(XML_HTMLSAX3, '');
  5. // Include the class file.
  6. require_once('classes/safehtml.php');
  7. // Define some sample bad code.
  8. $data = "This data would raise an alert <script>alert('XSS Attack')</script>";
  9. // Create a safehtml object.
  10. $safehtml = new safehtml();
  11. // Parse and sanitize the data.
  12. $safe_data = $safehtml->parse($data);
  13. // Display result.
  14. echo 'The sanitized data is <br />' . $safe_data;
  15. ?>

如果你想清理脚本中的任何其它数据,你不需要创建一个新的对象;在你的整个脚本中只需要使用 $safehtml->parse() 方法。

什么可能会出现问题?

你可能犯的最大错误是假设这个类能完全避免 XSS 攻击。SafeHTML 是一个相当复杂的脚本,几乎能检查所有事情,但没有什么是能保证的。你仍然需要对你的站点做参数验证。例如,该类不能检查给定变量的长度以确保能适应数据库的字段。它也不检查缓冲溢出问题。

XSS 攻击者很有创造力,他们使用各种各样的方法来尝试达到他们的目标。可以阅读 RSnake 的 XSS 教程http://ha.ckers.org/xss.html ,看一下这里有多少种方法尝试使代码跳过过滤器。SafeHTML 项目有很好的程序员一直在尝试阻止 XSS 攻击,但无法保证某些人不会想起一些奇怪和新奇的方法来跳过过滤器。

注意:XSS 攻击严重影响的一个例子 http://namb.la/popular/tech.html,其中显示了如何一步一步创建一个让 MySpace 服务器过载的 JavaScript XSS 蠕虫。

用单向哈希保护数据

该脚本对输入的数据进行单向转换,换句话说,它能对某人的密码产生哈希签名,但不能解码获得原始密码。为什么你希望这样呢?应用程序会存储密码。一 个管理员不需要知道用户的密码,事实上,只有用户知道他/她自己的密码是个好主意。系统(也仅有系统)应该能识别一个正确的密码;这是 Unix 多年来的密码安全模型。单向密码安全按照下面的方式工作:

  1. 当一个用户或管理员创建或更改一个账户密码时,系统对密码进行哈希并保存结果。主机系统会丢弃明文密码。
  2. 当用户通过任何方式登录到系统时,再次对输入的密码进行哈希。
  3. 主机系统丢弃输入的明文密码。
  4. 当前新哈希的密码和之前保存的哈希相比较。
  5. 如果哈希的密码相匹配,系统就会授予访问权限。

主机系统完成这些并不需要知道原始密码;事实上,原始密码完全无所谓。一个副作用是,如果某人侵入系统并盗取了密码数据库,入侵者会获得很多哈希后 的密码,但无法把它们反向转换为原始密码。当然,给足够时间、计算能力,以及弱用户密码,一个攻击者还是有可能采用字典攻击找出密码。因此,别轻易让人碰 你的密码数据库,如果确实有人这样做了,让每个用户更改他们的密码。

加密 Vs 哈希

技术上来来说,哈希过程并不是加密。哈希和加密是不同的,这有两个理由:

不像加密,哈希数据不能被解密。

是有可能(但非常罕见)两个不同的字符串会产生相同的哈希。并不能保证哈希是唯一的,因此别像数据库中的唯一键那样使用哈希。

  1. function hash_ish($string) {
  2. return md5($string);
  3. }

上面的 md5() 函数基于 RSA 数据安全公司的消息摘要算法(即 MD5)返回一个由 32 个字符组成的十六进制串。然后你可以将那个 32 位字符串插入到数据库中和另一个 md5 字符串相比较,或者直接用这 32 个字符。

破解脚本

几乎不可能解密 MD5 数据。或者说很难。但是,你仍然需要好的密码,因为用一整个字典生成哈希数据库仍然很简单。有一些在线 MD5 字典,当你输入 06d80eb0c50b49a509b49f2424e8c805 后会得到结果 “dog”。因此,尽管技术上 MD5 不能被解密,这里仍然有漏洞,如果某人获得了你的密码数据库,你可以肯定他们肯定会使用 MD5 字典破译。因此,当你创建基于密码的系统的时候尤其要注意密码长度(最小 6 个字符,8 个或许会更好)和包括字母和数字。并确保这个密码不在字典中。

用 Mcrypt 加密数据

如果你不需要以可阅读形式查看密码,采用 MD5 就足够了。不幸的是,这里并不总是有可选项,如果你提供以加密形式存储某人的信用卡信息,你可能需要在后面的某个地方进行解密。

最早的一个解决方案是 Mcrypt 模块,这是一个用于允许 PHP 高速加密的插件。Mcrypt 库提供了超过 30 种用于加密的计算方法,并且提供口令确保只有你(或者你的用户)可以解密数据。

让我们来看看使用方法。下面的脚本包含了使用 Mcrypt 加密和解密数据的函数:

  1. <?php
  2. $data = "Stuff you want encrypted";
  3. $key = "Secret passphrase used to encrypt your data";
  4. $cipher = "MCRYPT_SERPENT_256";
  5. $mode = "MCRYPT_MODE_CBC";
  6. function encrypt($data, $key, $cipher, $mode) {
  7. // Encrypt data
  8. return (string)
  9. base64_encode
  10. (
  11. mcrypt_encrypt
  12. (
  13. $cipher,
  14. substr(md5($key),0,mcrypt_get_key_size($cipher, $mode)),
  15. $data,
  16. $mode,
  17. substr(md5($key),0,mcrypt_get_block_size($cipher, $mode))
  18. )
  19. );
  20. }
  21. function decrypt($data, $key, $cipher, $mode) {
  22. // Decrypt data
  23. return (string)
  24. mcrypt_decrypt
  25. (
  26. $cipher,
  27. substr(md5($key),0,mcrypt_get_key_size($cipher, $mode)),
  28. base64_decode($data),
  29. $mode,
  30. substr(md5($key),0,mcrypt_get_block_size($cipher, $mode))
  31. );
  32. }
  33. ?>

mcrypt() 函数需要几个信息:

  • 需要加密的数据
  • 用于加密和解锁数据的口令,也称为键。
  • 用于加密数据的计算方法,也就是用于加密数据的算法。该脚本使用了 MCRYPT_SERPENT_256,但你可以从很多算法中选择,包括 MCRYPT_TWOFISH192MCRYPT_RC2MCRYPT_DES、和 MCRYPT_LOKI97
  • 加密数据的模式。这里有几个你可以使用的模式,包括电子密码本(Electronic Codebook) 和加密反馈(Cipher Feedback)。该脚本使用 MCRYPT_MODE_CBC 密码块链接。
  • 一个 初始化向量-也称为 IV 或者种子,用于为加密算法设置种子的额外二进制位。也就是使算法更难于破解的额外信息。
  • 键和 IV 字符串的长度,这可能随着加密和块而不同。使用 mcrypt_get_key_size()mcrypt_get_block_size() 函数获取合适的长度;然后用 substr() 函数将键的值截取为合适的长度。(如果键的长度比要求的短,别担心,Mcrypt 会用 0 填充。)

如果有人窃取了你的数据和短语,他们只能一个个尝试加密算法直到找到正确的那一个。因此,在使用它之前我们通过对键使用 md5() 函数增加安全,就算他们获取了数据和短语,入侵者也不能获得想要的东西。

入侵者同时需要函数,数据和口令,如果真是如此,他们可能获得了对你服务器的完整访问,你只能大清洗了。

这里还有一个数据存储格式的小问题。Mcrypt 以难懂的二进制形式返回加密后的数据,这使得当你将其存储到 MySQL 字段的时候可能出现可怕错误。因此,我们使用 base64encode()base64decode() 函数转换为和 SQL 兼容的字母格式和可检索行。

破解脚本

除了实验多种加密方法,你还可以在脚本中添加一些便利。例如,不用每次都提供键和模式,而是在包含的文件中声明为全局常量。

生成随机密码

随机(但难以猜测)字符串在用户安全中很重要。例如,如果某人丢失了密码并且你使用 MD5 哈希,你不可能,也不希望查找回来。而是应该生成一个安全的随机密码并发送给用户。为了访问你站点的服务,另外一个用于生成随机数字的应用程序会创建有效 链接。下面是创建密码的一个函数:

  1. <?php
  2. function make_password($num_chars) {
  3. if ((is_numeric($num_chars)) &&
  4. ($num_chars > 0) &&
  5. (! is_null($num_chars))) {
  6. $password = '';
  7. $accepted_chars = 'abcdefghijklmnopqrstuvwxyz1234567890';
  8. // Seed the generator if necessary.
  9. srand(((int)((double)microtime()*1000003)) );
  10. for ($i=0; $i<=$num_chars; $i++) {
  11. $random_number = rand(0, (strlen($accepted_chars) -1));
  12. $password .= $accepted_chars[$random_number] ;
  13. }
  14. return $password;
  15. }
  16. }
  17. ?>

使用脚本

make_password() 函数返回一个字符串,因此你需要做的就是提供字符串的长度作为参数:

  1. <?php
  2. $fifteen_character_password = make_password(15);
  3. ?>

函数按照下面步骤工作:

  • 函数确保 $num_chars 是非零的正整数。
  • 函数初始化 $accepted_chars 变量为密码可能包含的字符列表。该脚本使用所有小写字母和数字 0 到 9,但你可以使用你喜欢的任何字符集合。(LCTT 译注:有时候为了便于肉眼识别,你可以将其中的 0 和 O,1 和 l 之类的都去掉。)
  • 随机数生成器需要一个种子,从而获得一系列类随机值(PHP 4.2 及之后版本中并不需要,会自动播种)。
  • 函数循环 $num_chars 次,每次迭代生成密码中的一个字符。
  • 对于每个新字符,脚本查看 $accepted_chars 的长度,选择 0 和长度之间的一个数字,然后添加 $accepted_chars 中该数字为索引值的字符到 $password。
  • 循环结束后,函数返回 $password

许可证

本篇文章,包括相关的源代码和文件,都是在 The Code Project Open License (CPOL) 协议下发布。



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