基于WEB服務(wù)數(shù)據(jù)傳輸通道的安全性分析

摘要：網(wǎng)頁服務(wù)是萬維網(wǎng)上至為重要的應(yīng)用之一。在WEB服務(wù)器傳輸通道上，HTTP協(xié)議和HTTPS協(xié)議都存在著某種程度的安全隱患，可通過梯次解決的辦法，用https提升http的安全，再加上JS加密，使用ACTIVEX加密等，進(jìn)一步提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?/p>

關(guān)鍵詞：WEB服務(wù)；HTTP/HTTPS；數(shù)據(jù)傳輸；通道；安全性

中圖分類號：TP393.08 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9599 （2012） 17-0000-02

網(wǎng)頁服務(wù)是萬維網(wǎng)上至為重要的應(yīng)用之一。在網(wǎng)頁設(shè)計中，http協(xié)議作為網(wǎng)頁服務(wù)數(shù)據(jù)的傳遞通道，也成為網(wǎng)上最為重要的最常見的應(yīng)用協(xié)議。由于網(wǎng)絡(luò)的廣泛普及和應(yīng)用，有關(guān)的安全問題也越來越突出，在網(wǎng)絡(luò)上，WEB站點經(jīng)常成為黑客攻擊的主要對象，這是由于網(wǎng)頁開放性特征和易用型特征所導(dǎo)致的難以避免的結(jié)果。一些攻擊者千方百計地進(jìn)行表單篡改、命令插入等，王冶安全漏洞很多。研究報告指出，網(wǎng)頁應(yīng)用已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)最大的安全焦點之一。因此，WEB應(yīng)用的安全問題，已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)安全的核心問題所在。當(dāng)今社會，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速發(fā)展，同時，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，網(wǎng)絡(luò)電子商務(wù)、網(wǎng)絡(luò)銀行等方興未艾，這些應(yīng)用大幅度地拓展了網(wǎng)頁應(yīng)用的領(lǐng)域，因此，WEB服務(wù)的安全問題，也就更為突出。與此相關(guān)，作為傳輸通道的http協(xié)議，它的安全性要求，也就更為嚴(yán)格。我們設(shè)想，通過系統(tǒng)分析網(wǎng)頁服務(wù)的安全問題，在介紹了HTTP協(xié)議的模型的基礎(chǔ)上，針對HTTP協(xié)議存在的缺陷提出了改進(jìn)HTTP協(xié)議的基本措施，為如何提高基于WEB服務(wù)數(shù)據(jù)傳輸通道的安全性提供可靠的理論依據(jù)。

1 WEB服務(wù)器存在的安全問題

1.1 服務(wù)器遭受入侵。網(wǎng)絡(luò)黑客或其他攻擊者往往直接通過網(wǎng)頁漏洞或者一些人為的疏忽，進(jìn)行攻擊，比如遠(yuǎn)程溢出，SQL INJECTION，以及基于社會工程學(xué)等的手段，不擇手段地入侵到WEB服務(wù)器內(nèi)部。入侵的結(jié)果是WEB服務(wù)器不再安全，并孿生出許多問題，這種入侵性的攻擊危害性最大，突出在于入侵者取得了大量用戶的保密信息。

1.2 加密不具安全性。在網(wǎng)絡(luò)上，很多WEB應(yīng)用程序愛將敏感的保密性的信息，存儲到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫或者文件系統(tǒng)中，然后借助一般的加密技術(shù)來予以保護(hù)，諸不知這樣的保密，安全性并不高。網(wǎng)絡(luò)上常見的存儲操作大體有如：關(guān)鍵數(shù)據(jù)不加密，證書、密碼等存儲不安全，秘密信息放在內(nèi)存中。此外，還有算法選擇不好，加密過程有疏漏等。甚至一些信用卡密碼等，也放在內(nèi)存中。

1.3 截取傳輸信息。網(wǎng)絡(luò)攻擊者常常在客戶終端的支路、服務(wù)器的旁路等，通過一些特殊手段，如DNS SPOOF或者ARP SPOOF等，配合SNIFF過程，在中途截取或者篡秘密改客戶端和服務(wù)器端之間的通信。這種攻擊危險性也很大，如果讓他們截取倒管理員登陸情況，就會私自登陸，進(jìn)入服務(wù)器，直接入侵服務(wù)器，其后果相當(dāng)嚴(yán)重。

1.4 針對客戶端的攻擊。一些黑客直接攻擊客戶端，采取的做法是，借助XSS漏洞來引起。在服務(wù)器把用戶輸入的數(shù)據(jù)沒有做出嚴(yán)格的html標(biāo)簽過濾，就把它們直接保存到數(shù)據(jù)庫，然后直接回顯，這最容易熬出長久的XSS攻擊。其結(jié)果也很嚴(yán)重，有可能直接導(dǎo)致客戶端被重定向到惡意的網(wǎng)站去，或者被釣魚，或者被植入木馬等。

1.5 不接受服務(wù)。在網(wǎng)頁應(yīng)用中，一般比較難于分辨哪些是攻擊行為，哪些是普通的訪問，這主要是IP地址是共用的，這IP地址無法成為請求來源的判斷的依據(jù)，也就是說，服務(wù)器無法判斷出一個http的請求是從哪里來的，是善意的還是惡意的，也就無法過濾惡意訪問行為。這樣，服務(wù)器也就容易受到拒絕服務(wù)的攻擊。這種服務(wù)器拒絕服務(wù)型的攻擊，讓W(xué)EB應(yīng)用無法分辨哪是攻擊行為，哪是多個用戶的訪問。攻擊者通過大量的發(fā)送文字，或者直接發(fā)送嚴(yán)重消耗服務(wù)端的CPU資源的請求，如服務(wù)請求等，使得服務(wù)器力不勝支，最后服務(wù)端停止響應(yīng)，這就讓黑客達(dá)到了攻擊的目的。

2 基于HTTP協(xié)議的工作模型及其缺陷

2.1 http協(xié)議的模型。一般地，WEB的服務(wù)是基于客戶機(jī)/服務(wù)器模式的。WEB文檔存放在服務(wù)器上，用戶通過客戶終端，借助瀏覽器對站點網(wǎng)頁進(jìn)行瀏覽。服務(wù)器和客戶機(jī)的連接是依靠80端口連接的，當(dāng)服務(wù)器和客戶端連接之后，客戶器和服務(wù)器就借助http協(xié)議來進(jìn)行訴求和應(yīng)答。HTTP協(xié)議的工作模式見圖1：

圖1 WEB應(yīng)用工作模型顯示了WEB應(yīng)用服務(wù)的工作過程

2.2 HTTP協(xié)議存在的缺陷。應(yīng)用極為廣泛的http協(xié)議，還存在著不少的安全漏洞。主要是缺乏安全性檢測，無法對數(shù)據(jù)傳送和信息完整性進(jìn)行檢測。在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用中，數(shù)據(jù)的明文傳送和信息完整性，特別成為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用所關(guān)注，例如電子商務(wù)、網(wǎng)絡(luò)交易、在線支付等，就極需要明文傳送數(shù)據(jù)，信息要完整等等。攻擊者澤試圖在數(shù)據(jù)傳輸過程中，分析和發(fā)行敏感的數(shù)據(jù)，例如管理員的登陸、支付密碼的使用等，從而偷取密碼，獲得網(wǎng)站管理權(quán)限等。即使無法得到后臺登陸信息數(shù)據(jù)，黑客也能從網(wǎng)頁數(shù)據(jù)傳輸過程中，得到一般用戶的隱私信息，包括手機(jī)號碼、信用卡資料、工作證件號碼、身份證號等，這就容易導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故。一些攻擊行為，只要使用網(wǎng)絡(luò)發(fā)布的任意的抓包工具，即使是新手，也都可能竊取大型網(wǎng)站的秘密信息。

特別是，http協(xié)議往往對內(nèi)容是否被篡改，不做出確認(rèn)，它只是在報文前部給出傳輸數(shù)據(jù)的長度而已，中央它在傳輸客戶端的信息、請求和服務(wù)器響應(yīng)的時候，就可以讓攻擊者輕易地得到重要數(shù)據(jù)。例如管理員的登陸過程、客戶使用密碼、網(wǎng)頁交易支付等等。攻擊者可以竊取管理權(quán)限，修改客戶端的數(shù)據(jù)，甚至在傳輸數(shù)據(jù)中插入惡意代碼，或植入木馬等等，客戶將遭受嚴(yán)重?fù)p失。而這些問題，http協(xié)議卻感覺不出來，這最是讓人難受的了。

這些缺陷，都是http協(xié)議在設(shè)計的時候，安全性被忽略所導(dǎo)致，也是因為設(shè)計上的問題，就使得這些漏洞無法從根本上解決。后來，NETSCAPE提出了HTTPS協(xié)議，使得數(shù)據(jù)傳輸獲得進(jìn)一步的安全保障。

3 借助HTTPS協(xié)議改進(jìn)HTTP

http協(xié)議所存在的安全漏洞，必須解決，否則客戶所受的攻擊，防不勝防。Https之所以具有安全保障性，主要是https在TCP層和HTTP層之間，增加了一個SSL，這就在一定程度上加強(qiáng)了安全性。服務(wù)器在傳輸數(shù)據(jù)的時候，SSL進(jìn)行加密和解密的工作，這就保證了數(shù)據(jù)的安全。https的做法是：

3.1 對身份認(rèn)證從客戶端和服務(wù)段雙向進(jìn)行。就是說，客戶端和服務(wù)段都進(jìn)行身份認(rèn)證，在數(shù)據(jù)傳輸之前，通過X509證書認(rèn)證雙方身份。具體步驟是：

從客戶端發(fā)起SSL結(jié)合的信息，請求服務(wù)端給以連接——服務(wù)端給客戶端發(fā)送證書——客戶端檢查服務(wù)段證書并確認(rèn)，如果不是由自己信任的證書機(jī)構(gòu)簽發(fā)的，就提醒客戶，由客戶決定選擇是否繼續(xù)通信，如果檢查沒有問題，或用戶選擇繼續(xù)，則服務(wù)端的身份被客戶端認(rèn)可——客戶端應(yīng)要求向服務(wù)器發(fā)送證書，并檢查是否通過。如果不通過，則關(guān)閉連接，通過澤獲得客戶端的公鑰。

在身份認(rèn)證過程中，服務(wù)端和客戶端都對對方進(jìn)行驗證，這就保證了安全。

3.2 對數(shù)據(jù)傳輸過程予以加密。使用加密算法，在開始傳輸數(shù)據(jù)的時候，客戶端和服務(wù)段協(xié)商，使用哪類算法。當(dāng)客戶端發(fā)送協(xié)商，請求服務(wù)端時，給服務(wù)端一自己支持的非對稱的密鑰交換算法（RSA），還有數(shù)據(jù)簽名摘要算法（SHA或MDS等），加密傳輸數(shù)據(jù)的對稱加密算法（DES），還包括加密密鑰的長度。服務(wù)端在接收到這些信息之后，則選擇自己認(rèn)可的安全性最高的算法，然后反送給客戶端自己所選中的算法，這樣就完成了初期的協(xié)商。

接下來，客戶端再生成隨機(jī)的字符，通過協(xié)商好的加密算法，使用服務(wù)端的公鑰，對這串字符進(jìn)行加密，再發(fā)送給服務(wù)器。服務(wù)器接收到加密的字符串之后，再用自己的私鑰來解密這些字符串。這一雙邊進(jìn)行加密和解密的過程，就保證了數(shù)據(jù)的安全。爾后，在傳輸數(shù)據(jù)時，就使用這一加密的字符串作為密鑰進(jìn)行對稱加密。

3.3 檢驗數(shù)據(jù)完整性。Https操作過程中，借助SSL，使用一種信息驗證碼，例如MD5，或者SHA-1算法等，以之來對所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行簽名，一般地，把驗證碼放在數(shù)據(jù)包的后部，并且把驗證碼和數(shù)據(jù)一起加密，這樣在數(shù)據(jù)被篡改時，會由于HASH值的改變而被發(fā)現(xiàn)，進(jìn)而有效處理。

3.4 防止重放攻擊數(shù)據(jù)包。為了防止數(shù)據(jù)包被重放攻擊，SSL使用序列號來保護(hù)通信方，這個序列號也要加密，并作為數(shù)據(jù)包的負(fù)載。在使用SSL來叩應(yīng)對方時，那個唯一的隨機(jī)字符作出標(biāo)記，這就防止了黑客對客戶登陸過程的窺探，以及在得到加密數(shù)據(jù)之后，不解密而直接重傳登陸數(shù)據(jù)包來進(jìn)行攻擊。

經(jīng)過這些作為，https已經(jīng)大大提高了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的安全性，其創(chuàng)造性在于，使用了非對稱的加密算法，經(jīng)過協(xié)商傳遞，保持了非對稱加密的安全性和對稱加密的快速度。

4 進(jìn)一步加強(qiáng)https的安全性

基于http協(xié)議之上的https協(xié)議，使用了非對稱加密的方式，傳輸對稱加密使用的密鑰，但是，如果SSL發(fā)起攻擊并取得密鑰，那么，整個數(shù)據(jù)傳輸?shù)募用埽簿蜎]有什么意義。因此，必須在SSL之前，通過對稱加密，提高所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的安全性。同時，不傳輸這次先行加密的密鑰，而只是保存到兩端。這樣，即使SSL的對稱加密密鑰被竊取，攻擊者也無法截獲明文信息。但這又有一個新的問題，即客戶端如何部署，才能方便地在客戶端實施這一傳輸前的數(shù)據(jù)加密工作。方法是，在客戶端使用JS持續(xù)。JS代碼存在于服務(wù)端，如果在客戶端執(zhí)行這一代碼，就可以保證數(shù)據(jù)在SSL傳輸之前，進(jìn)行自定義的加密。當(dāng)然，JS代碼容易被攻擊者直接察看，故只能哦那個在安全需求不高的場合。而對于電子商務(wù)、網(wǎng)上交易、網(wǎng)銀付款等，還得另找辦法。實踐證明，較好的選擇是使用ACTIVEX或APPLET?？赏ㄟ^客戶端控件，在數(shù)據(jù)輸入之后，馬上進(jìn)行加密，然后借助https協(xié)議來傳輸數(shù)據(jù)信息/這樣，即使中間人劫持了數(shù)據(jù)，解開了SSL加密層?？吹降囊仓皇菬o關(guān)緊要的數(shù)據(jù)，而重要的機(jī)密的數(shù)據(jù)則另置于ACTIVEX的加密保護(hù)下，這樣就達(dá)到了保護(hù)機(jī)密數(shù)據(jù)的目的。

參考文獻(xiàn)

[1]楊波，朱秋萍.WEB安全技術(shù)綜述[J].計算機(jī)應(yīng)用研究，2002.10：1-4.

[2]高鵬.構(gòu)建安全的WEB站點[M].清華大學(xué)出版社，1999.

[作者簡介]

唐清安，裝備學(xué)院信息管理中心，高級工程師。主要從事計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理與應(yīng)用、教育技術(shù)應(yīng)用與管理等領(lǐng)域的研究。陳廣旭，裝備學(xué)院信息管理中心，講師。主要從事計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理與應(yīng)用、教育技術(shù)應(yīng)用與管理等領(lǐng)域的研究。韓平，裝備學(xué)院信息管理中心，高級工程師。主要從事計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理與應(yīng)用、教育技術(shù)應(yīng)用與管理等領(lǐng)域的研究。