應(yīng)用WAF技術(shù)保護(hù)校園網(wǎng)站安全

摘 要：文章提出了Web應(yīng)用防火墻的組成和功能，較詳細(xì)的介紹和分析了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)頁保護(hù)的技術(shù)原理和實(shí)現(xiàn)方法，它可以識(shí)別黑客攻擊，并且根據(jù)應(yīng)用層的會(huì)話請(qǐng)求，處理應(yīng)用層信息。專門保護(hù)Web應(yīng)用通信流和所有相關(guān)的應(yīng)用資源，避免遭受來自Web協(xié)議或應(yīng)用程序漏洞方面的攻擊。并將該技術(shù)在校園網(wǎng)站安全保護(hù)中進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)頁保護(hù)；散列函數(shù)；網(wǎng)絡(luò)安全；報(bào)文摘要

中圖法分類號(hào)：TP393

隨著Internet網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和普及，越來越多的高校建立了自己的web站點(diǎn)，其應(yīng)用系統(tǒng)也開始向Internet平臺(tái)轉(zhuǎn)移。由于校園網(wǎng)站數(shù)量的迅速增長(zhǎng)，隨之而來的安全問題也日益突出，學(xué)校網(wǎng)站常常成為黑客攻擊的對(duì)象，黑客通過各種手段攻擊網(wǎng)站服務(wù)器系統(tǒng)，從而獲取、破壞、篡改網(wǎng)站重要信息，給學(xué)校的教學(xué)等工作造成重大的損失和惡劣的社會(huì)影響。如何防止不法黑客對(duì)網(wǎng)站的惡意攻擊，如何保證學(xué)校網(wǎng)站頁面不被篡改，防止重要數(shù)據(jù)受到損失，已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的一個(gè)亟待解決的問題。針對(duì)這種現(xiàn)狀，Web應(yīng)用防火墻（web application firewall以下簡(jiǎn)稱WAF）應(yīng)運(yùn)而生，它是一種網(wǎng)頁監(jiān)控與恢復(fù)系統(tǒng)，基于對(duì)HTTP/HTTPS流量的雙向分析，對(duì)網(wǎng)站頁面進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，主動(dòng)發(fā)現(xiàn)Web頁面內(nèi)容是否被非法改動(dòng)，一旦發(fā)現(xiàn)被非法篡改，可立即進(jìn)行恢復(fù)。

1 WAF總體架構(gòu)與技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法

1.1 WAF系統(tǒng)組成

網(wǎng)頁防篡改系統(tǒng)主要通過網(wǎng)絡(luò)掃描網(wǎng)站的網(wǎng)頁，實(shí)時(shí)監(jiān)控Web站點(diǎn)，監(jiān)測(cè)Web站點(diǎn)網(wǎng)頁是否被修改，當(dāng)發(fā)現(xiàn)Web站點(diǎn)上的文件被破壞或非法修改后，系統(tǒng)能夠自動(dòng)報(bào)警，并迅速恢復(fù)被破壞的文件，有效的保證Web數(shù)據(jù)的完整性和真實(shí)性。主要功能有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)Web站點(diǎn)，網(wǎng)頁恢復(fù)，網(wǎng)站頁面下載備份，實(shí)時(shí)報(bào)警，監(jiān)測(cè)Web站點(diǎn)的動(dòng)態(tài)管理，日志管理等功能[1]。從功能上將系統(tǒng)分為三個(gè)部分備份端、監(jiān)控端、控制端。監(jiān)控端部署在網(wǎng)站系統(tǒng)服務(wù)器上，對(duì)于突破網(wǎng)站防火墻的篡改行為，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，確保網(wǎng)站信息安全。一旦發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站信息被篡改之后，立刻通知備份端，迅速恢復(fù)正常的網(wǎng)頁文件。備份端保存被保護(hù)對(duì)象（網(wǎng)頁、圖片等文件）的備份，等待來自監(jiān)控端的連接。響應(yīng)監(jiān)控端的請(qǐng)求（備份文件、恢復(fù)文件、刪除文件）。控制端安裝在網(wǎng)管員的計(jì)算機(jī)上，作為用戶與系統(tǒng)之間的接口，負(fù)責(zé)傳達(dá)操作指令，以及實(shí)時(shí)接收來自代理端的各種告警信息并及時(shí)通知用戶。流程模型如圖1所示。

1.2 WAF監(jiān)控原理

WAF的基本理論基礎(chǔ)就是密碼學(xué)中的數(shù)字摘要技術(shù)，將單向散列函數(shù)作用于網(wǎng)頁、圖片文件，得到一個(gè)固定的散列碼。這個(gè)散列碼就像“指紋”一樣，只要文件發(fā)生任何一絲變化，再次通過散列函數(shù)計(jì)算出的散列碼肯定不同，依此作為網(wǎng)頁防篡的依據(jù)。散列函數(shù)H是一個(gè)公開的函數(shù)，它將任意長(zhǎng)度的報(bào)文M變換成固定程度的散列碼h，散列函數(shù)表示為h=H（M），它生成的保文所獨(dú)有的“指紋”[2]。散列函數(shù)是一種算法，算法的輸出內(nèi)容稱為散列碼或報(bào)文摘要，報(bào)文摘要要唯一地對(duì)應(yīng)原始報(bào)文，如果原始報(bào)文改變并且再次通過散列函數(shù)，它將生成不同的報(bào)文摘要，因此散列函數(shù)可以用來監(jiān)測(cè)報(bào)文的完整性。只要檢測(cè)到網(wǎng)頁被篡改，那么恢復(fù)就簡(jiǎn)單了，檢測(cè)篡改日志，利用超級(jí)管理員的或者高級(jí)別的用戶將正確的網(wǎng)頁拷貝過來覆蓋就可以了。

1.3 Web頁面保護(hù)實(shí)現(xiàn)

WAF的關(guān)鍵是對(duì)網(wǎng)頁文件進(jìn)行校驗(yàn)。在對(duì)網(wǎng)頁進(jìn)行完整性校驗(yàn)前，首先對(duì)需要保護(hù)的網(wǎng)頁文件列表進(jìn)行散列函數(shù)處理，提取信息，生成用于比較的文件報(bào)文摘要校驗(yàn)數(shù)據(jù)。然后再定期將這些文件的報(bào)文摘要與原始文件的報(bào)文摘要進(jìn)行比較。下面以要保護(hù)的網(wǎng)頁是基于IIS的ASP網(wǎng)站為例使用VB的代碼來實(shí)現(xiàn)文件篡改的檢測(cè)和恢復(fù)。首先創(chuàng)建基于VB的MD5散列碼生成函數(shù)，掃描每個(gè)動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁增加一段代碼，實(shí)現(xiàn)自我的MD5生成并且檢測(cè)是否和步驟3中數(shù)據(jù)記錄文件中的MD5碼相同，如果不同則判定文件被篡改，將備份文件覆蓋被篡改的文件[3]。最后將生成每個(gè)動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁MD5碼并且存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)記錄文件中。MD5散列碼的應(yīng)用已經(jīng)很廣，其算法非常的成熟，參照網(wǎng)絡(luò)一些代碼和算法，做了基于VB5的MD5加密函數(shù)，供掃描時(shí)生成MD5碼之用和網(wǎng)頁自檢時(shí)調(diào)用。

為了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)頁的自我檢測(cè)，我們需要在每個(gè)網(wǎng)頁的頁首包含一段自檢的代碼，實(shí)現(xiàn)給自己生成MD5碼并且去比較是否和記錄中的值相同。MD5.asp代碼中存放著生成MD5碼的函數(shù)，在頁面加載的時(shí)候自動(dòng)啟動(dòng)這段代碼實(shí)現(xiàn)自檢和比較的判斷，如果不符則停止響應(yīng)，同時(shí)調(diào)用恢復(fù)函數(shù)恢復(fù)被篡改文件。下面是MD5.asp文件中的部分代碼：

public function checkMd5（fileName）

originName=fileName

dim isFirst /*是否是第一次初始化，0代表不是，1是*/

create the fso object

set fso=Server.Createobject（\"Scripting.FileSystemObject\"）

path=fileName

dim fstring

set file=fso.opentextfile（path，1）

……

end function

/*恢復(fù)文件函數(shù)*/

function RecoverFile（urlStr）

Dim fstring

set fso=Server.Createobject（\"Scripting.FileSystemObject\"）

if err.number=0 then

Response.Write/*已經(jīng)修復(fù)，請(qǐng)刷新*/

end if

Set fso=Nothing

end function

<%

checkMD5（Request.ServerVariables（“URL”））

str=Request.ServerVariables（“URL”）

str=server.MapPath（str）

checkMD5（str）

%>

利用vb的遞歸函數(shù)遞歸掃描所有擴(kuò)展名是ASP的文件，給每個(gè)文件的頭部增加一行<！--#include virtual=/security/localhost/md5.asp-->，同時(shí)將md5.asp拷貝到根目錄的security/localhost子目錄下。在修改文件之后直接將文件讀取成一字符串，計(jì)算其MD5碼，將它寫入和md5.asp相同的目錄下，名字改為md5.asp。在 IIS 管理器中，展開本地計(jì)算機(jī)，展開“網(wǎng)站”文件夾，右鍵單擊網(wǎng)站、目錄或文件，然后單擊“屬性”。 單擊“文檔”選項(xiàng)卡，然后選中“啟用文檔頁腳”復(fù)選框。 在“啟用文檔頁腳”下面的框中，輸入頁腳文件的完整本地路徑，或者單擊“瀏覽”以找到該文件，單擊“確定”。將這個(gè)代碼嵌入IIS的全局環(huán)境中。確的網(wǎng)頁拷貝過來覆蓋就可以了。

2 WAF在校園網(wǎng)站中的應(yīng)用

目前校園網(wǎng)站主要的保護(hù)措施是利用防火墻進(jìn)行的被動(dòng)防御技術(shù)，雖然能夠較好的防范校園網(wǎng)外部的攻擊，但目前從網(wǎng)絡(luò)攻擊趨勢(shì)看百分之八十的攻擊來自網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，如何較好地防范校園網(wǎng)內(nèi)尤其是對(duì)黑客攻擊非常感興趣的學(xué)生是一大難題，目前為了更好的防止內(nèi)部攻擊問題，有效的方法就是將WAF在校園網(wǎng)站。校園網(wǎng)Web服務(wù)器的進(jìn)行應(yīng)用要做的準(zhǔn)備工作就是將WAF系統(tǒng)模型安裝好，備份端裝在FTP服務(wù)器上，監(jiān)控端安裝在校園網(wǎng)站的Web服務(wù)器，控制端安裝在校園網(wǎng)站的管理工作站上。首先啟動(dòng)保護(hù)工作：要在校園網(wǎng)站W(wǎng)eb服務(wù)器啟動(dòng)監(jiān)控端服務(wù)，網(wǎng)站這時(shí)處于網(wǎng)頁的保護(hù)狀態(tài)；其次是網(wǎng)頁保護(hù)設(shè)置、監(jiān)控管理工作：在控制端登陸控制臺(tái)，連接監(jiān)控端主機(jī)進(jìn)行設(shè)置，進(jìn)行用戶管理，添加或刪除監(jiān)控的目標(biāo)文件或目錄，設(shè)置備份端服務(wù)器，是否報(bào)警，平時(shí)要注意日志文件的觀察，通過監(jiān)控和恢復(fù)頁面的工作日志，能夠查詢到系統(tǒng)對(duì)被篡改的頁面進(jìn)行的操作結(jié)果，即查看對(duì)校園網(wǎng)主頁的篡改和恢復(fù)情況；最后是暫停保護(hù)工作：當(dāng)進(jìn)行網(wǎng)站維護(hù)，上傳修改網(wǎng)頁時(shí)要停止。校園網(wǎng)服務(wù)器監(jiān)控端監(jiān)測(cè)服務(wù)，當(dāng)網(wǎng)站維護(hù)完畢時(shí)，要及時(shí)啟用保護(hù)和監(jiān)控工作[5]。

3 結(jié)束語

隨著黑客對(duì)網(wǎng)站的攻擊手段的不斷變化，在校園網(wǎng)內(nèi)配置硬件防火墻等被動(dòng)的防御技術(shù)已不能完全保障校園網(wǎng)站的絕對(duì)安全。利用事后保護(hù)Web頁面的WAF可對(duì)校園網(wǎng)站頁面進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)恢復(fù)被惡意篡改的Web頁面信息。本文希望能為校園網(wǎng)站管理者在Web服務(wù)器的安全管理中起到一定的借鑒作用。

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