Web应用安全解决方案.docx

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Web应用安全解决方案

××Web应用安全解决方案

一、应用安全需求

针对Web的攻击

现代的信息系统，无论是建立对外的信息发布和数据交换平台，还是建立部的业务应用系统，都离不开Web应用。

Web应用不仅给用户提供一个方便和易用的交互手段，也给信息和服务提供者构建一个标准技术开发和应用平台。

网络的发展历史也可以说是攻击与防护不断交织发展的过程。

目前，全球网络用户已近20亿，用户利用互联网进行购物、银行转账支付和各种软件下载，企业用户更是依赖于网络构建他们的核心业务，对此，Web安全性已经提高一个空前的高度。

然而，随着黑客们将注意力从以往对网络服务器的攻击逐步转移到了对Web应用的攻击上，他们针对Web和应用的攻击愈演愈烈，频频得手。

根据Gartner的最新调查，信息安全攻击有75%都是发生在Web应用而非网络层面上。

同时，数据也显示，三分之二的Web站点都相当脆弱，易受攻击。

另外，据美国计算机安全协会（CSI）/美国联邦调查局（FBI）的研究表明，在接受调查的公司中，2004年有52%的公司的信息系统遭受过外部攻击（包括系统入侵、滥用Web应用系统、网页置换、盗取私人信息及拒绝服务等等），这些攻击给269家受访公司带来的经济损失超过1.41亿美元，但事实上他们之中有98%的公司都装有防火墙。

早在2002年，IDC就曾在报告中认为，“网络防火墙对应用层的安全已起不到什么作用了，因为为了确保通信，网络防火墙的Web端口都必须处于开放状态。

”

目前，利用网上随处可见的攻击软件，攻击者不需要对网络协议深厚理解，即可完成诸如更换Web主页、盗取管理员密码、破坏整个数据等等攻击。

而这些攻击过程中产生的网络层数据，和正常数据没有什么区别。

Web安全防

在Web应用的各个层面，都会使用不同的技术来确保安全性，如图示1所示。

为了保证用户数据传输到企业Web服务器的传输安全，通信层通常会使用SSL技术加密数据；企业会使用防火墙和IDS/IPS来保证仅允许特定的访问，所有不必要暴露的端口和非法的访问，在这里都会被阻止。

防火墙

IDS/IPS

DoS攻击

端口扫描

网络层

模式攻击

已知Web

服务器漏洞

跨站脚本

注入式攻击

恶意执行

网页篡改

Web服务器

数据库服务器

Web应用

应用服务器

图示1Web应用的安全防护

但是，即便有防火墙和IDS/IPS，企业仍然不得不允许一部分的通讯经过防火墙，毕竟Web应用的目的是为用户提供服务，保护措施可以关闭不必要暴露的端口，但是Web应用必须的80和443端口，是一定要开放的。

可以顺利通过的这部分通讯，可能是善意的，也可能是恶意的，很难辨别。

而恶意的用户则可以利用这两个端口执行各种恶意的操作，或者偷窃、或者操控、或者破坏Web应用中的重要信息。

然而我们看到的现实确是，绝大多数企业将大量的投资花费在网络和服务器的安全上，没有从真正意义上保证Web应用本身的安全，给黑客以可乘之机。

如图示3所示，在目前安全投资中，只有10％花在了如何防护应用安全漏洞，而这却是75％的攻击来源。

正是这种投资的错位也是造成当前Web站点频频被攻陷的一个重要因素。

75%

25%

10%

90%

Web应用

网络服务器

安全风险

安全投资

图示3安全风险和投资

Web漏洞

Web应用系统有着其固有的开发特点：

经常更改、设计和代码编写不彻底、没有经过严格的测试等，这些特点导致Web应用出现了很多的漏洞。

另外，管理员对Web服务器的配置不当也会造成很多漏洞。

目前常用的针对Web服务器和Web应用漏洞的攻击已经多达几百种，常见的攻击手段包括：

注入式攻击、跨站脚本攻击、上传假冒文件、不安全本地存储、非法执行脚本和系统命令、源代码泄漏、URL访问限制失效等。

攻击目的包括：

非法篡改网页、非法篡改数据库、非法执行命令、跨站提交信息、资源盗链、窃取脚本源程序、窃取系统信息、窃取用户信息等。

二、产品概况

iGuard网页防篡改系统

iGuard网页防篡改系统采用先进的Web服务器核心嵌技术，将篡改检测模块（数字水印技术）和应用防护模块（防注入攻击）嵌于Web服务器部，并辅助以增强型事件触发检测技术，不仅实现了对静态网页和脚本的实时检测和恢复，更可以保护数据库中的动态容免受来自于Web的攻击和篡改，彻底解决网页防篡改问题。

iGuard的篡改检测模块使用密码技术，为网页对象计算出唯一性的数字水印。

公众每次访问网页时，都将网页容与数字水印进行对比；一旦发现网页被非法修改，即进行自动恢复，保证非法网页容不被公众浏览。

同时，iGuard的应用防护模块也对用户输入的URL地址和提交的表单容进行检查，任何对数据库的注入式攻击都能够被实时阻断。

iGuard以国家863项目技术为基础，全面保护的静态网页和动态网页。

iGuard支持网页的自动发布、篡改检测、应用保护、警告和自动恢复，保证传输、鉴别、完整性检查、地址访问、表单提交、审计等各个环节的安全，完全实时地杜绝篡改后的网页被访问的可能性，也杜绝任何使用Web方式对后台数据库的篡改。

iGuard支持所有主流的操作系统，包括：

Windows、Linux、FreeBSD、Unix（Solaris、HP-UX、AIX）；支持常用的Web服务器软件，包括：

IIS、Apache、SunONE、Weblogic、WebSphere等；保护所有常用的数据库系统，包括：

SQLServer、Oracle、MySQL、Access等。

iWall应用防火墙

iWall应用防火墙（Web应用防护系统）是一款保护Web站点和应用免受来自于应用层攻击的Web防护系统。

iWall应用防火墙实现了对Web站点特别是Web应用的保护。

它置于Web服务器软件中，通过分析应用层的用户请求数据（如URL、参数、、Cookie等），区分正常用户访问Web和攻击者的恶意行为，对攻击行为进行实时阻断和报警。

这些攻击包括利用特殊字符修改数据的数据攻击、设法执行程序或脚本的命令攻击等，黑客通过这些攻击手段可以达到篡改数据库和网页、绕过身份认证和假冒用户、窃取用户和系统信息等严重危害容安全的目的。

iWall应用防火墙对常见的注入式攻击、跨站攻击、上传假冒文件、不安全本地存储、非法执行脚本、非法执行系统命令、资源盗链、源代码泄漏、URL访问限制失效等攻击手段都着有效的防护效果。

iWall应用防火墙为软件实现，适用于所有的操作系统和Web服务器软件，并且完全对Web应用系统透明。

应用防火墙是现代网络安全架构的一个重要组成部分，它着重进行应用层的容检查和安全防御，与传统安全设备共同构成全面和有效的安全防护体系。

产品特性

篡改检测和恢复

iGuard支持以下篡改检测和恢复功能：

⏹支持安全散列检测方法；

⏹可检测静态页面/动态脚本/二进制实体；

⏹支持对注入式攻击的防护；

⏹网页发布同时自动更新水印值；

⏹网页发送时比较网页和水印值；

⏹支持断线/连线状态下篡改检测；

⏹支持连线状态下网页恢复；

⏹网页篡改时多种方式报警；

⏹网页篡改时可执行外部程序或命令；

⏹可以按不同容器选择待检测的网页；

⏹支持增强型事件触发检测技术；

⏹加密存放水印值数据库；

⏹支持各种私钥的硬件存储；

⏹支持使用外接安全密码算法。

自动发布和同步

iGuard支持以下自动发布和同步功能：

⏹自动检测发布服务器上文件系统任何变化；

⏹文件变化自动同步到多个Web服务器；

⏹支持文件/目录的增加/删除/修改/更名；

⏹支持任何容管理系统；

⏹支持虚拟目录/虚拟主机；

⏹支持页面包含文件；

⏹支持双机方式的冗余部署；

⏹断线后自动重联；

⏹上传失败后自动重试；

⏹使用SSL安全协议进行通信；

⏹保证通信过程不被篡改和不被窃听；

⏹通信实体使用数字证书进行身份鉴别；

⏹所有过程有详细的审计。

应用安全防护特性

请求特性限制

iWall可以对HTTP请求的特性进行以下过滤和限制：

⏹请求头检查：

对HTTP报文中请求头的名字和长度进行检查。

⏹请求方法过滤：

限制对指定HTTP请求方法的访问。

⏹请求地址过滤：

限制对指定HTTP请求地址的访问。

⏹请求开始路径过滤：

限制HTTP请求中的对指定开始路径地址的访问。

⏹请求文件过滤：

限制HTTP请求中的对指定文件的访问。

⏹请求文件类型过滤：

限制HTTP请求中的对指定文件类型的访问。

⏹请求版本过滤：

限制对指定HTTP版本的访问及完整性检查。

⏹请求客户端过滤：

限制对指定HTTP客户端的访问及完整性检查。

⏹请求过滤：

限制字段中含有的字符及完整性检查。

⏹鉴别类型过滤：

限制对指定HTTP鉴别类型的访问。

⏹鉴别过滤：

限制对指定HTTP鉴别的访问。

⏹容长度过滤：

限制对指定HTTP请求容长度的访问。

⏹容类型过滤：

限制对指定HTTP请求容类型的访问。

这些规则需要可以根据Web系统的实际情况进行配置和分站点应用。

请求容限制

iWall可以对HTTP请求的容进行以下过滤和限制：

⏹URL过滤：

对提交的URL请求中的字符进行限制。

⏹请求参数过滤：

对GET方法提交的参数进行检查（包括注入式攻击和代码攻击）。

⏹请求数据过滤：

对POST方法提交的数据进行检查（包括注入式攻击和代码攻击）。

⏹Cookie过滤：

对Cookie容进行检查。

⏹盗链检查：

对指定的文件类型进行参考域的检查。

⏹跨站脚本攻击检查：

对指定的文件类型进行参考开始路径的检查。

这些规则需要可以根据Web系统的实际情况进行配置和分站点应用。

指定站点规则

iWall可以分别为一台服务器上不同的站点制定不同的规则，站点区分的方法包括：

⏹不同的端口。

⏹不同的IP地址。

⏹不同的主机头名（即域名）。

可防的攻击

iWall组合以上限制特性，可针对以下应用攻击进行有效防御：

⏹SQL数据库注入式攻击。

⏹脚本源代码泄露。

⏹非法执行系统命令。

⏹非法执行脚本。

⏹上传假冒文件。

⏹跨站脚本漏洞。

⏹不安全的本地存储。

⏹资源盗链。

⏹应用层拒绝服务攻击。

对这些攻击更详细的描述见本文档第6章：

常见应用层攻击简介。

iGuard标准部署

两台服务器

部署iGuard至少需要两台服务器：

⏹发布服务器：

位于网中，本身处在相对安全的环境中，其上部署iGuard的发布服务器软件。

⏹Web服务器：

位于公网/DMZ中，本身处在不安全的环境中，其上部署iGuard的Web服务器端软件。

它们之间的关系如图示1所示。

iGuard

发布服务器软件

发布服务器

HTTP

FTP…

SSL

Intranet

DMZ

Internet

iGuard

Web服务器端软件

Web服务器

Internet

图示1iGuard两台服务器

发布服务器

发布服务器上运行iGuard的“发布服务器软件”（StagingServer）。

所有网页的合法变更（包括增加、修改、删除、重命名）都在发布服务器上进行。

发布服务器上具有与Web服务器上的网页文件完全相同的目录结构，发布服务器上的任何文件/目录的变化都会自动和立即地反映到Web服务器的相应位置上，文件/目录变更的方法可以是任意方式的（例如：

FTP、SFTP、RCP、NFS、文件共享等）。

网页变更后，“发布服务器软件”将其同步到Web服务器上。

发布服务器是部署iGuard时新增添的机器，原则需要一台独立的服务器；对于网页更新不太频繁的，也可以用普通PC机或者与担任其他工作的服务器共用。

发布服务器为PC服务器，其本身的硬件配置无特定要求，操作系统可选择Windows（一般）或Linux（大型，需选加Linux企业发布模块）。

Web服务器

Web服务器上除了原本运行的Web服务器软件（如IIS、Apache、SunONE、Weblogic、Websphere等）外，还运行有iGuard的“Web服务器端软件”，“Web服务器端软件”由“同步服务器”（SyncServer）和“防篡改模块”（AntiTamper）组成。

“iGuard同步服务器”负责与iGuard发布服务器通信，将发布服务器上的所有网页文件变更同步到Web服务器本地；“iGuard防篡改模块”作为Web服务器软件的一个插件运行，负责对Web请求进行检查和对网页进行完整性检查，需要对Web服务器软件作适当配置，以使其生效。

Web服务器是用户原有的机器，iGuard可适应于任何硬件和操作系统。

容管理系统

目前，大部分都使用了容管理系统（CMS）来管理网页产生的全过程，包括网页的编辑、审核、签发和合成等。

在的网络拓扑中，发布服务器部署在原有的容管理系统和Web服务器之间，图示2表明了三者之间的关系。

Web服务器

（Guard）

发布服务器

（Guard）

内容管理系统

（第三方软件）

Internet

图示2标准部署图

为一个已有的Web站点部署iGuard时，Web服务器和容管理系统都沿用原来的机器，而需要在其间增加一台发布服务器。

iGuard的自动同步机制完全与容管理系统无关的，适合与所有的容管理系统协同工作，而容管理系统本身无须作任何变动。

发布服务器上具有与Web服务器上的文件完全相同的目录结构，任何文件/目录的变化都会自动映射到Web服务器的相应位置上。

网页的合法变更（包括增加、修改、删除、重命名）都在发布服务器上进行，变更的手段可以是任意方式的（例如：

FTP、SFTP、RCP、NFS、文件共享等）。

网页变更后，发布服务器将其同步到Web服务器上。

无论什么情况下，不允许直接变更Web服务器上的页面文件。

iGuard一般情况下与容管理系统分开部署，当然它也可以与容管理系统部署在一台机器上，在这种情形下，iGuard还可以提供接口，与容管理系统进行互相的功能调用，以实现整合性更强的功能。

集群和冗余部署

Web站点运行的稳定性是最关键的。

iGuard支持所有部件的多机工作和热备：

可以有多台安装了iGuard防篡改模块和同步服务软件的Web服务器，也可以有两台安装了iGuard发布服务软件的发布服务器，如图示4所示。

它实现了2Xn的同步机制（2为发布服务器，n为Web服务器），当2或n的单点失效完全不影响系统的正常运行，且在修复后自动工作。

CMS

内容管理系统

iGuard

发布服务器（主）

iGuard

发布服务器（备）

主备通信

Web服务器1

Web服务器n

Intranet

DMZ

……

……

图示3集群和双机部署示意图

Web服务器多机和集群

iGuard发布服务器支持1对多达64台Web服务器的容同步，这些Web服务器的操作系统、Web服务器系统软件、应用脚本及网页容既可以相同也可以不同。

iGuard实现了异种系统架构下对不同容的统一管理。

当多台Web服务器作镜像集群时，iGuard对于能够严格保证多台Web服务器容相同。

当单台Web服务器失效时，由于Web服务器集群前端通常有负载均衡设备，因此，它并不影响公众访问。

同时，它的失效也不影响iGuard发布服务器向其他正常工作的Web服务器提供容同步。

在失效期间，iGuard发布服务器会尝试连接这台Web服务器，一旦它修复后重新工作，即可自动进行连接，并自动进行容同步。

因此，Web服务器的单点失效不影响系统的完整性，并且在系统恢复时不需要对其余机器作任何手工操作。

发布服务器双机

iGuard支持发布服务器双机协同工作，即一台主发布服务器和一台热备发布服务器。

在这种部署情形下，容管理系统（CMS）需要将容同时发布到两台iGuard服务器上。

在正常状态下，iGuard主发布服务器工作，由它对所有Web服务器进行容同步。

显然，热备发布服务器失效不影响系统运作，一旦在它修复后可以从主发布服务器恢复数据，进入正常热备状态。

主发布服务器如果失效（即不发心跳信号），热备发布服务器会接管工作，由它对所有Web服务器进行容同步。

当主发布服务器修复后，两机同时工作，经过一段时间的数据交接时间，热备发布服务器重新进入热备状态。

因此，iGuard发布服务器的单点失效也不影响系统的完整性，并且在系统恢复时不需要对其余机器作任何手工操作。

iWall标准部署

iWall由以下两个模块组成：

⏹应用防护模块。

iWall的核心防护模块，嵌于Web系统（Web服务器软件）中，与Web服务器一起运行。

⏹配置管理模块。

iWall的配置生成程序，在独立管理员机器上运行，仅在系统管理员需要改变iWall配置时才使用。

两者之间没有通信连接。

仅通过一个配置文件交换数据，即：

配置管理模块生成一个配置文件，将它复制到Web服务器上供应用防护模块使用。

它们的关系如图示5-1所示。

图示51部署示意图

采取这种配置方式的优点在于：

⏹避免直接在Web服务器上修改配置，不给黑客可乘之机。

⏹避免在Web上新开管理网络端口，不增加新的安全隐患。

⏹在多个Web服务器镜像时，可以快速生成统一配置。

三、“××”Web应用安全部署方案

系统现状

拓扑图

“××”目前的网络拓扑图如图示4所示。

图示4系统现状拓扑图

要点

⏹Web容既有全静态站点，也有动态应用站点；

⏹Web服务器的操作系统为SunSalaris；

安全隐患

目前这个系统在网页容方面存在如下安全隐患：

⏹网页篡改：

没有部署网页防篡改系统，静态网页一旦被黑客篡改，没有检查、报警和恢复机制。

⏹应用防护：

没有应用防护机制，容易遭受各类web攻击，例如注入式、跨站、上传假冒文件、不安全本地存储、非法执行脚本、非法执行系统命令、资源盗链、源代码泄漏、URL访问限制失效等。

部署实施

拓扑图

“××”部署Web应用安全产品的网络拓扑图如图示5所示。

图示5部署拓扑图

要点

⏹增加：

新增一台PC服务器（iGuard发布服务器），其上部署iGuard发布服务器软件以及iWall配置管理模块。

⏹增加：

在Web服务器上部署iGuard同步服务器和防篡改模块以及iWall应用防护模块，并开放指定端口。

⏹变更：

CMS容管理系统的目标发布地址由各Web服务器改为iGuard发布服务器。

⏹双机部署（可选）：

为避免单点失效，两台iGuard发布服务器可以作双机部署。

发布流程

1）CMS容管理系统将网页文件发布到iGuard发布服务器上。

2）iGuard发布服务器检测到文件变化，生成数字水印，将这些文件和数字水印发布到Web服务器上。

3）Web服务器接收到这些文件，并将水印存放在安全数据库中。

防篡改流程

4）公众浏览网页。

5）如果是动态应用，防篡改模块对提交容进行检查，如果是注入攻击，则请求不交给Web应用处理，直接返回错误。

6）Web服务器取得网页容后，交给防篡改模块进行检测。

7）防篡改模块计算出这个网页的数字水印，并与安全数据库中的数字水印相比对。

8）如果水印比对失败即表明当前网页已被篡改，系统通知发布服务器重新发布网页到Web服务器（自动恢复），同时向监管者报警。

安全增强

⏹网页防篡改：

任何对Web服务器上的非法网页篡改将在网页浏览时被检测出来，并得到实时报警和恢复。

⏹应用防护：

各类常见针对web应用的攻击都将被即时阻止。

软件清单

基本产品

产品号

型号

操作系统类型

数量

GN-3

iGuard标准版

Solaris

WS-3

iWall标准版

Solaris

企业发布模块（可选）

产品号

名称

说明

数量

GE-1

多CPU支持

支持多处理器水印计算

GE-2

多线程发布

8线程发布，大幅提升发布速度

GE-3

Linux

发布服务器采用Linux系统，提高可靠性

GE-4

双机

双机主备工作，提供容错能力，避免单点失效

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