全面解析Web安全原理与技术（下）

四、Web安全产品分析

围绕Web服务的安全，产品可以说五花八门，最基本的是接入网入口的UTM网关，其中IPS功能与防DDOS功能是Web服务器系统级入侵的直接防护，但UTM是通用的边界安全网关，非“专业的”Web入侵防护，一般作为安全的入门级防护，这里不细说。这里主要分析专为Web服务开发的安全产品，大概有下面几方面的产品：

1、网页防篡改产品：

防护未知攻击是难的，但看好我自己的“家底”是相对容易的。因此，人们最先想到的就是网页防篡改技术，保持自己的“纯洁”，起码对社会不会造成大危害。网页被篡改产品出现在Web早期，几经风雨，各厂家技术逐渐统一。网页防篡改技术的基本原理：是对Web服务器上的页面文件(目录下文件)进行监控，发现有更改及时恢复。所以该产品实际是一个“修补”的工具，不能阻止攻击者的篡改，就来个守株待兔，专人看守，减少损失是目标，防篡改属于典型的被动防护技术。

网页防篡改产品的部署：建立一台单独的管理服务器(Web服务器数量少可以省略)，然后在每台Web服务器上安装一个Agent程序，负责该服务器的“网页文件看护”，管理服务器是管理这些Agent看护策略的。

我们先分析一下“页面文件看护”技术的变迁：

a）第一代技术，把Web服务器主目录下的文件做一个备份，用一个定时循环进程，把备份的文件与服务使用的文件逐个进行比较，不一样的就用备份去覆盖。网站更新发布时，则同时更新主目录与备份。这种方法在网站大的情况下，网页数量巨大，扫描一遍的时间太长，并且对Web服务器性能也是挤占。

b）第二代技术，采用了Hash算法，对主目录下的每个文件做Hash，生成该文件的“指纹”，定时循环进程直接计算服务用文件的Hash指纹，然后进行指纹核对，指纹一般比较小，比较方便；指纹具有不可逆的特点，不怕仿制。

c）第三代技术，既然网站上页面太多，三级以下页面的访问量，一般使用呈指数级下降，没人访问当然也不会被篡改，在这些页面重复扫描是不划算的。改变一下思路：对文件读取应该没有危险，危险的是对文件的改写操作。若只对文件被改变时才做检查，就可以大大降低对服务器资源的占用；具体做法是：开启一个看守进程，对Web服务器的主目录文件删改操作进行监控，发现有此操作，判断是否有合法身份，是否为授权的维护操作，否则阻断其执行，文件不被改写，也就起到了网页防篡改的目的。这个技术也称为事件触发防篡改。

这种技术需要考验对服务器操作系统的熟悉程度，但黑客也是高手，你的看护进程是用户级的，黑客可以获得高级权限，绕过你的“消息钩子”，监控就成了摆设。

d）第四代技术，既然是比谁的进程权限高，让操作系统干这个活儿，应该是最合适的，黑客再牛也不可能越过操作系统自己“干活”。因此，在Windows系统中，提供系统级的目录文件修改看护进程（系统调用），防篡改产品直接调用就可以了，或者利用操作系统自身的文件安全保护功能，对主目录文件进行锁定（Windows对自己系统的重要文件也采取了类似的防篡改保护，避免病毒的侵扰），只允许网站发布系统（网页升级更新）才可以修改文件，其他系统进程也不允许删改。

这个方法应该说比较彻底，但可以看出，以后防篡改技术将成为操作系统的“专利”了，安全厂家实在是不愿意看到的。好在目前Linux还没有支持。

网页防篡改系统可以用于Web服务器，也可以用于中间件服务器，其目的都是保障网页文件的完整性。

网页防篡改对保护静态页面有很好的效果，但对于动态页面就没有办法了，因为页面是用户访问时生成的，内容与数据库相关。很多SQL注入就是利用这个漏洞，可以继续入侵Web服务器。

到目前为止，很多网页防篡改产品中都提供了一个IPS软件模块，用来阻止来针对Web服务的SQL注入、XML注入攻击。如国内厂家的WebGuard、iGuard、InforGuard等产品。

2、Web防火墙产品：

防止网页被篡改是被动的，能阻断入侵行为才是主动型的，前边提到的IPS/UTM等产品是安全通用的网关，也有专门针对Web的硬件安全网关，国内的如：绿盟的Web防火墙，启明的WIPS（web IPS），国外的有imperva的WAF（Web Application Firewall）等。

Web防火墙，主要是对Web特有入侵方式的加强防护，如DDOS防护、SQL注入、XML注入、XSS等。由于是应用层而非网络层的入侵，从技术角度都应该称为Web IPS，而不是Web防火墙。这里之所以叫做Web防火墙，是因为大家比较好理解，业界流行的称呼而已。由于重点是防SQL注入，也有人称为SQL防火墙。

Web防火墙产品部署在Web服务器的前面，串行接入，不仅在硬件性能上要求高，而且不能影响Web服务，所以HA功能、Bypass功能都是必须的，而且还要与负载均衡、Web Cache等Web服务器前的常见的产品协调部署。

Web防火墙的主要技术的对入侵的检测能力，尤其是对Web服务入侵的检测，不同的厂家技术差别很大，不能以厂家特征库大小来衡量，主要的还是看测试效果，从厂家技术特点来说，有下面几种方式：

代理服务：代理方式本身就是一种安全网关，基于会话的双向代理，中断了用户与服务器的直接连接，适用于各种加密协议，这也是Web的Cache应用中最常用的技术。代理方式防止了入侵者的直接进入，对DDOS攻击可以抑制，对非预料的“特别”行为也有所抑制。Netcontinuum公司的WAF就是这种技术的代表。

特征识别：识别出入侵者是防护他的前提。特征就是攻击者的“指纹”，如缓冲区溢出时的Shellcode，SQL注入中常见的“真表达(1=1)”…应用信息没有“标准”，但每个软件、行为都有自己的特有属性，病毒与蠕虫的识别就采用此方式，麻烦的就是每种攻击都自己的特征，数量比较庞大，多了也容易相象，误报的可能性也大。虽然目前恶意代码的特征指数型地增长，安全界声言要淘汰此项技术，但目前应用层的识别还没有特别好的方式。

算法识别：特征识别有缺点，人们在寻求新的方式。对攻击类型进行归类，相同类的特征进行模式化，不再是单个特征的比较，算法识别有些类似模式识别，但对攻击方式依赖性很强，如SQL注入、DDOS、XSS等都开发了相应的识别算法。算法识别是进行语义理解，而不是靠“长相”识别。

模式匹配：是IDS中“古老”的技术，把攻击行为归纳成一定模式，匹配后能确定是入侵行为，当然模式的定义有很深的学问，各厂家都隐秘为“专利”。协议模式是其中简单的，是按标准协议的规程来定义模式；行为模式就复杂一些。
Web防火墙最大的挑战是识别率，这并不是一个容易测量的指标，因为漏网进去的入侵者，并非都大肆张扬，比如给网页挂马，你很难察觉进来的是那一个，不知道当然也无法统计。对于已知的攻击方式，可以谈识别率；对未知的攻击方式，你也只好等他自己“跳”出来才知道。

“自学习”功能的发展：

Imperva公司的WAF产品在提供入侵防护的同时，还提供了另外一个安全防护技术，就是对Web应用网页的自动学习功能，由于不同的网站不可能一样，所以网站自身页面的特性没有办法提前定义，所以imperva采用设备自动预学习方式，从而总结出本网站的页面的特点。具体的做法是这样的：

通过一段时间的用户访问，WAF记录了常用网页的访问模式，如一个网页中有几个输入点，输入的是什么类型的内容，通常情况的长度是多少……学习完毕后，定义出一个网页的正常使用模式，当今后有用户突破了这个模式，如一般的帐号输入不应该有特殊字符，而XML注入时需要有“<”之类的语言标记，WAF就会根据你预先定义的方式预警或阻断；再如密码长度一般不超过20位，在SQL注入时加入代码会很长，同样突破了网页访问的模式。

网页自学习技术，从Web服务自身的业务特定角度入手，不符合我的常规就是异常的，也是入侵检测技术的一种，比起单纯的Web防火墙来，不仅给入侵者“下通缉令”，而且建立进入自家的内部“规矩”，这一种双向的控制，显然比单向的要好。

Citrix公司收购了Teros后，推出的应用防火墙通过分析双向流量来学习Web服务的用户行为模式，建立了若干用户行为模型，一但匹配上你是某个行为，就按该模式行为去衡量你的行为做法，有“越轨”企图立即给予阻断。这个自适应学习引擎与Imperva公司的网页自学习有些类似，不过一个重点是学习网页特点，一个是学习用户访问的规律。

从安全角度来说，网业自学习技术与入侵防护结合使用，是理想的选择。

Web防火墙的未来出路：

有一种说法：因为Web服务器前的负载均衡设备、Web 加速设备是不可缺少的，又是Web服务器群的出口必经之路，所以Web防火墙的功能有可能与这些设备合并。这种发展趋势有些象网关UTM与单独的FW、IPS、AV、VPN等设备进化发展一样，UTM就是这些网关的集合产品。

但我有一个不同的看法：UTM部署于网络的外连接出口，一般是互联网出口，其网络安全隔离作用，这里的带宽价格昂贵，所以拥有大带宽的用户很有限，而Web服务器群是与网络主交换机连接的，提供的是应用处理能力，要求的参数常是并发用户的数量与在线用户的数量，服务器一般都是千兆接口，目前的交换机就可达到几十个TB的交换能力，在大流量链路上做多功能的安全产品，又是应用层的检测，对产品的硬件压力是巨大的，能达到“线性”流量的产品一定价格昂贵，因此Web防火墙的这种合并思路是有待商榷的。

3、Web数据库审计产品：

有效恢复是安全保障的一个很重要的理念。我们提到动态网页的防护难点是用数据库现场生成的，因此对数据库的修改就变得很关键， Web数据库审计产品的目的就是对数据的所有操作进行记录，当发现问题时，这些操作可以回溯。打个比方，你在游戏中的装备被别人给“划走”了，过了一周，你发现了，但一周中，游戏在继续，你的装备有很多新动态，合理与不合理变化交织在一起。此时，若管理人员知道确定是“某人”的篡改，就可以把他的动作进行“逆向”操作，你的游戏仍可以继续，不受影响；若通过协商，需要恢复到篡改前的某个状态，则在数据库中先取得篡改前最近一次的备份数据，再使用数据库的审计记录，一直“操作”到篡改前的状态，游戏就可以继续了。这种技术与数据库的实时同步备份技术是类似的。

当然数据库的操作量很大，全部记录需要很大的数据空间，所以，Web服务中重要数据库操作才进行详细审计，审计的目的是为了运营状态的可恢复。常见的Web审计数据：

帐户操作：涉及权限的改变

运营操作：涉及“财与物”的变化

维护操作：涉及“特殊权限”人的动作

Web数据库审计产品一般采用旁路部署，不影响数据库的业务效率。若在业务流量不很大的情况下，可以采用Agent的软件方式，但是不建议完全依靠数据库自身的日志功能，因为，入侵者破坏后一定有“抹去痕迹”的步骤，痕迹一般就是系统本身的日志，单独的审计机制保障了日志的完整性。

4、Web木马检查工具：

Web安全不仅是维护网站自己安全，通过网站入侵用户电脑的危害也十分棘手。网页容易被挂上木马，或被XSS攻击利用，是否有工具可以对所有的网页进行安全检查呢？这里用到了“爬虫”技术。

“爬虫”技术最早是搜索引擎“发明”的，搜索网站放出N个小“爬虫”，在世界各地的网站上循环扫描，收集网站上的新信息，建立供世界人民查找的数据库，这样大家就可以从Google、百度等搜索门户上搜到你想要的任何东东。由于“爬虫”来自网站外部，所以可以模拟用户打开网站的实际效果，所以“爬虫”很快被网站用来测试自身性能的“用户体验”工具，比如网页打开的速度，用户互动的等待时间等。作为用户体验工具，“爬虫”很快也在企业内部网络上开始流行，关注用户感受，是08年开始IT领域内最流行的开发理念。

所谓“爬虫”就是这样一些进程，按照一定的规则(横向优先搜索、纵向优先搜索)，将网站上所有的页面打开一遍，(你知道很多网站的点击率飞涨的原因了吧，是有无数的小爬虫在工作…)，在对网页上关心的事情进行检查。由于是以用户的身份“浏览”网页，所以没有静态与动态页面的差别。Web木马检查工具就是基于这个原理开发的，不同于搜索爬虫的是，在网页检查时，重点查看网页是否被挂木马，或被XSS利用。因为网站内的URL链接去向应该可追溯的，所以对XSS的检查是很有效的。(“爬虫”有些象网页防篡改的文件检查进程是吧，不过一个是在Web服务器的内部，另一个是在web服务器的外部。)

Web木马检查工具一般作为安全服务检查使用，也可以单独部署一台服务器，定期对网站检查，发现问题及时报警。该工具目前市场上的产品化很少，一般不销售，网上有些免费的类似软件可以试用，随着Web服务在企业内的应用增多，该工具应该象防病毒检查工具一样流行。

五、新的想法——主机Web网关

Web服务是从互联网技术发展起来，互联网是“草根”文化的集大成者。在互联网中，共享智慧是追求，简捷实用是方法。

很常见的现象，Web服务的处理能力采用集群技术、云计算技术，都是利用物美价廉的PC服务器集成在一起，而不是选用“庞大”的巨型机。P2P技术、CDN技术都是网民降低Web服务中心压力，而又能支持大用户、实时流媒体业务的“互联网Web技术”。但这也为Web业务的安全防护带来问题---网络结构问题。为了提供处理能力，众多的服务器“网”一样地接在核心交换机上，在服务器前没有汇聚点，web防火墙的部署就成了问题。

草根文化的特点就是系统避免过渡依赖某一个点（大家都是重要的）。Web服务不同于传统银行模式的集中处理，服务器是PCServer组成的群，由于加入与离开群，对群的服务没有影响，只是服务处理能力的动态变化而已，所以服务器群中的每个服务器的处理能力相对不是那么宝贵，某个服务器的异常宕机也只是对个别的用户服务有些“临时影响”，在服务器中安装Agent的“恐惧”，Web服务管理者应该是没有的。

为了与“群”或“云”等Web新型网状结构相适应，Web服务应用层的防护，可以与网页防篡改合起来（尤其是OS提供底层的文件修改监控），我们给它一个新的名字——主机Web网关（Host Web Gateway）。

主机Web网关的部署与防篡改产品一样，以Agent的形式嵌入到Web服务器中，不需要再关心Web服务的网络结构，同时，也避免了在Web服务使用加密协议时，网关安全设备对应用层攻击无能为力的弊端。

主机Web网关的主要功能：

Web应用入侵防护（SQL注入、XSS等）
 
页面文件防篡改

Web网页自动学习功能

Web用户访问行为的自学习功能

至于系统级的入侵防护与DDOS防护，放在UTM/IPS中解决，Web服务的网络结构就灵活多了。主机Web网关采用软件形式，没有了串行设备的性能要求，部署的成本也会大大下降。

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