WEB應用風險掃描的研究與應用
掃描技術是一類重要的信息安全技術，與防火墻、入侵檢測系統互相配合，能夠有效提高信息系統WEB應用層的安全性。通過對WEB應用的深度掃描，WEB應用的管理員或開發商可以快速了解WEB應用存在的安全漏洞，客觀評估WEB應用的風險等級，在黑客攻擊前進行有效防范。
1. 研究背景
1.1 WEB應用安全現狀
隨著互聯網的發展，金融網上交易、政府電子政務、企業門戶網站、社區論壇、電子商務等各類基于HTML文件格式的信息共享平臺（WEB應用系統）越發完善，深入到人們生活中的點點滴滴。然而WEB應用共享平臺為我們的生活帶來便利的同時，也面臨著前所未有的挑戰：WEB應用系統直接面向Internet，以WEB應用系統為跳板入侵服務器甚至控制整個內網系統的攻擊行為已成為最普遍的攻擊手段。據Gartner的最新調查，目前75%以上的攻擊行為都基于WEB應用層面而非網絡層面；同時數據顯示，三分之二的WEB站點都相當脆弱，易受攻擊。
據中國互聯網應急中心最新統計顯示，2009年我國大陸地區政府網頁遭篡改事件呈大幅增長趨勢，被篡改網站的數量就達到52225個。2009年8月份，公安部對國內政府網站的進行安全大檢查，發現40%存在嚴重安全漏洞，包括SQL注入、跨站腳本漏洞等。由此導致的網頁篡改、網頁掛馬、機密數據外泄等安全事件頻繁發生，不但嚴重影響對外形象，有時甚至會造成巨大的經濟損失，或者嚴重的社會問題，嚴重危及國家安全和人民利益。
網頁篡改：一些不法分子的重點攻擊對象。組織門戶網站一旦被篡改（加入一些敏感的顯性內容），引發較大的影響，嚴重甚至造成政治事件。
網頁掛馬：網頁內容表面上沒有任何異常，實際被偷偷的掛上了木馬程序。網頁掛馬未必會給網站帶來直接損害，但卻會給瀏覽網站的用戶帶來巨大損失。網站一旦被掛馬，其權威性和公信力將會受到打擊。
機密數據外泄：在線業務系統中，總是需要保存一些企業、公眾的相關資料，這些資料往往涉及到企業秘密和個人隱私，一旦泄露，會造成企業或個人的利益受損，可能會給單位帶來嚴重的法律糾紛。
1.2 傳統安全防護方法
企業 WEB 應用的各個層面，都已使用不同的技術來確保安全性。為了保護客戶端機器的安全，用戶會安裝防病毒軟件；為了保證用戶數據傳輸到企業 WEB 服務器的傳輸安全，通信層通常會使用 SSL技術加密數據；防火墻和 IDS/IPS來保證僅允許特定的訪問，不必要暴露的端口和非法的訪問，在這里都會被阻止；同時企業采用一定的身份認證機制授權用戶訪問 WEB 應用。
但是，即便有防病毒保護、防火墻和 IDS/IPS，企業仍然不得不允許一部分的通訊經
過防火墻，保護措施可以關閉不必要暴露的端口，但是 WEB 應用所必須的端口，必須開放。順利通過的這部分通訊，可能是善意的，也可能是惡意的，很難辨別。同時，WEB 應用是由軟件構成的，那么，它一定會包含漏洞，這些漏洞可能被惡意的用戶利用，他們通過執行各種惡意的操作，或者偷竊、或者操控、或者破壞 WEB 應用中的重要信息。
1.3 本文研究觀點
網站是否存在WEB 應用程序漏洞，往往是被入侵后才能察覺；如何在攻擊發動之前主動發現WEB應用程序漏洞？答案就是：主動防御，即利用WEB應用弱點掃描技術，主動實現對WEB應用的安全防護。
本文主要針對B/S架構WEB應用系統中典型漏洞、流行的攻擊技術、AJAX的隱藏資源獲取、驗證碼圖片識別等進行研究，提出了一種新的面向WEB的漏洞檢測技術，能夠較完整得提取出AJAX的資源，有效識別驗證碼。#p#
2. WEB應用風險掃描架構
WEB應用風險掃描技術架構主要分為URL獲取層、檢測層、取證與深度評估層三個層次，其中：
URL獲取層：主要通過網絡爬蟲方式獲取需要檢測的所有URL，并提交至檢測層進行風險檢測；
風險檢測層：對URL獲取層所提交的所有URL頁面進行SQL注入、跨站腳本、文件上傳等主流WEB應用安全漏洞進行檢測，并將存在安全漏洞的頁面和漏洞類型提交至取證與深度評估層；
取證與深度評估層：針對存在安全漏洞的頁面，進行深度測試，獲取所對應安全漏洞的顯性表現，（如風險檢測層檢測出該網站存在SQL注入漏洞，則至少需可獲取該網站的數據庫類型）；作為該漏洞存在的證據。
3. 網絡爬蟲技術-URL獲取
網絡爬蟲是一個自動提取網頁的程序，它通過指定的域名，從一個或若干初始網頁的URL開始，獲得初始網頁上的URL，在抓取網頁的過程中，不斷從當前頁面上抽取新的URL放入隊列，直到滿足系統的一定停止條件。
網絡爬蟲的工作流程較為復雜，首先根據一定的網頁分析算法過濾與主題無關的鏈接，保留有用的鏈接并將其放入等待抓取的URL隊列。然后，根據搜索策略從隊列中選擇下一步要抓取的網頁URL，并重復，直到達到預設的停止條件。另外，所有被爬蟲抓取的網頁將會被系統存貯，進行一定的分析、過濾，并建立索引，以便之后的查詢、檢索和取證及報表生成時做為源數據。
為了更加高速、有效地獲取網站中所有的URL鏈接，在本WEB應用風險掃描技術研究中，所采用的網絡爬蟲技術著重解決以下三個問題：
(1) 對抓取目標的描述或定義；
(2) 對網頁和數據的分析與過濾；
(3) 對URL的搜索策略。
3.1 網頁抓取目標
網頁弱點爬蟲對抓取目標的描述或定義基于目標網頁特征抓取、存儲并索引，對象是網站的網頁；通過用戶行為確定的抓取目標樣例，其中，網頁特征可以是網頁的內容特征，也可以是網頁的鏈接結構特征，以及網頁代碼的結構特征等。
3.2 網頁分析算法
基于網頁內容的分析算法指的是利用網頁內容（文本、數據等資源）特征進行的網頁評價。該算法從原來的較為單純的文本檢索方法，發展為涵蓋網頁數據抽取、機器學習、數據挖掘、語義理解等多種方法的綜合應用。根據網頁數據形式的不同，將基于網頁內容的分析算法，歸納以下三類：第一種針對以文本和超鏈接為主的無結構或結構很簡單的網頁；第二種針對從結構化的數據源動態生成的頁面，其數據不能直接批量訪問；第三種針對的數據界于第一和第二類數據之間，具有較好的結構，顯示遵循一定模式或風格，且可以直接訪問。
3.3 網頁抓取策略
爬蟲的抓取策略目前普遍的采用的方法有：深度優先、廣度優先、最佳優先三種。由于深度優先在很多情況下會導致爬蟲的陷入(trapped)問題，網頁弱點爬蟲目前采用的是深度優先和最佳優先方法組合方法。
深度優先搜索策略：指在抓取過程中，在完成當前層次的搜索后，才進行下一層次的搜索。網頁弱點爬蟲采用深度優先搜索方法為覆蓋指定網站存在弱點的網頁。其基本思想是認為與初始URL在一定鏈接距離內的網頁具有弱點相關性的概率很大；并采用將深度優先搜索與網頁過濾技術結合使用，先用深度優先策略抓取網頁，再將其中無關的網頁過濾掉。這些方法的缺點在于，隨著抓取網頁的增多，大量的無關網頁將被下載并過濾，算法的效率將變低，因此網頁弱點爬蟲采用了最佳優先搜索策略來彌補這個缺點。
最佳優先搜索策略：最佳優先搜索策略采用基于網頁內容的網頁分析算法，預測候選URL與目標網頁的相似度，或與主題的相關性，并選取評價最好的一個或幾個URL進行抓取。它只訪問經過網頁分析算法預測為"有用"的網頁。#p#
4. 漏洞檢測技術-風險檢測
4.1 主要WEB應用漏洞
4.1.1 OWASP十大安全威脅
開放式WEB應用程序安全項目（OWASP，Open Web Application Security Project）是一個組織，它提供有關計算機和互聯網應用程序的公正、實際、有成本效益的信息。其目的是協助個人、企業和機構來發現和使用可信賴軟件。美國聯邦貿易委員會(FTC)強烈建議所有企業需遵循OWASP所發布的十大Web弱點防護守則、美國國防部亦列為最佳實務，國際信用卡資料安全技術PCI標準更將其列為必須采用有效措施進行針對性防范。
圖1 2010年OWASP十大安全威脅
表1 2010 OWASP十大安全威脅原理介紹
4.1.2 CWE/SANS 25大危險編程錯誤
一般弱點列舉（Common Weakness Enumeration CWE）是由美國國家安全局首先倡議的戰略行動，該行動的組織最近發布了《2010年CWE/SANS最危險的程序設計錯誤(PDF)》一文，其中列舉了作者認為最嚴重的25種代碼錯誤，同時也是軟件最容易受到攻擊的點。OWASP Top 10，所關注的是WEB應用程序的安全風險，而CWE的Top 25的覆蓋范圍更廣，包括著名的緩沖區溢出缺陷。CWE還為程序員提供了編寫更安全的代碼所需要的更詳細的內容。
4.2 WEB應用漏洞規則庫
我們經過多年WEB應用安全領域的研究，結合國內外優秀組織的經典總結、描述以及驗證，建立起一套幾乎涵蓋所有可能帶來安全威脅的WEB應用安全漏洞的豐富的WEB應用漏洞規則庫，包括各個安全漏洞的產生原理、檢測規則、可能危害、漏洞驗證等等，通過自動化手段，對網絡爬蟲所獲取到的網站頁面進行逐一檢測。隨著安全漏洞的不斷產生、攻擊手段的不斷演變，WEB應用漏洞規則庫也不斷獲得充實和改進。#p#
5. 模擬滲透測試-取證與深度評估
5.1 模擬滲透測試
通常我們所理解的滲透測試，是指具有豐富安全經驗的安全專家，在對目標系統一無所知的情況下，通過收集系統信息，進行具有針對性的安全攻擊和入侵，獲取系統管理權限、敏感信息的一個過程。這包括三個要素：豐富安全經驗的安全專家（人）、系統漏洞（漏洞檢測）、權限獲取或信息獲?。ㄈ∽C）。由于組織內部一般并不具備具有專業滲透技術的安全專家，所以通常依靠于第三方安全公司。滲透測試的過程中，雖然簽署了一系列的保密協議，但是不可避免地會發生組織內部信息泄露的風險。
結合大量優秀安全專家的滲透測試經驗，以及對各類WEB應用安全漏洞的顯性分析（即如果存在該漏洞，其具體表現是什么），在完成網站中各個頁面的漏洞檢測后，對所存在的安全漏洞進行驗證，即獲取相應的權限或信息，達到模擬滲透測試的效果，不僅可以大大降低漏洞檢測的誤報率，準確呈現該漏洞的存在和取證；而且可以在一定程度上替代第三方的滲透測試人員，自主進行安全掃描，降低信息泄露的風險。
5.2 安全漏洞取證分析
對安全漏洞的取證分析，在此以SQL注入漏洞為例進行簡要描述。
SQL注入類型根據原理可以分為以下幾類：數值型、字符型、搜索型、錯誤型、雜項型。在檢測出相關注入漏洞后, 根據不同后臺數據庫, 采用不同的數據庫注入策略包來進行進一步的取證和滲透。圖2講述了SQL注入檢測的流程：通過網絡爬蟲獲取的URL，成為SQL注入檢測的輸入，通過圖2流程完成SQL注入、滲透和審計。
圖2 SQL注入檢測的流程
參考文獻
[1] 胡勇 網絡信息系統風險評估方法研究 四川大學，2007.
[2] 程建華 信息安全風險管理、評估與控制研究 吉林大學 2008.
[3] 陳光 信息系統信息安全風險管理方法研究 國防科學技術大學 2006.
[4] 安永新 基于風險的Web應用測試研究 重慶大學 2002.
[5] 黃明，梁旭 ASP信息系統設計與開發實例 機械工業出版社 2004
[6] 啟明工作室 ASP網絡應用系統實用開發技術 人民郵電出版社 2004
[7] S.Raghavan and H.Garcia- Molina. Crawling the hidden web [C]. Proceedings of the 27th International Conference on Very Large DataBases (VLDB), 2001.
[8] L.Barbosa and J.Freire. Anadaptive crawler for locating hidden-web entry points [C]. Proc. of the 16th international conference on World Wide Web, 2007:441-450.
[9] Improving Web Application Security Using New 2010 OWASP Top 10 Risk Model: Best Practices for Mitigating Online Vulnerabilities and Threats
[10] 2010 CWE/SANS Top 25 Most Dangerous Programming Errors
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