Web安全滲透測試流程研究

◆靳羽豐 夏必勝

Web安全滲透測試流程研究

◆靳羽豐 夏必勝通訊作者

（延安大學(xué) 數(shù)學(xué)與計算機(jī)科學(xué)學(xué)院 陜西 716000）

在互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的今天，整個傳統(tǒng)行業(yè)都在向“互聯(lián)網(wǎng)+”靠近，企業(yè)信息化的過程中大多數(shù)應(yīng)用都架設(shè)在Web平臺上，隨著SolarWinds供應(yīng)鏈攻擊、圓通百萬用戶個人信息泄露、委內(nèi)瑞拉全國性斷電等多起大型Web攻擊事件的爆發(fā)，Web應(yīng)用系統(tǒng)的安全風(fēng)險達(dá)到了前所未有的高度。Web安全滲透測試已成為評估Web系統(tǒng)是否安全的重要手段。所謂Web安全滲透測試就是通過模擬從內(nèi)部或外部對系統(tǒng)發(fā)起攻擊，從而獲取系統(tǒng)中的敏感信息的過程。以往對于Web安全滲透測試的研究偏重于對滲透測試某一階段的研究，缺乏對整體滲透測試流程的探索，使得測試效率低下。本文首先闡述了Web安全滲透測試的概念，在綜合實(shí)際需求的情況下，在傳統(tǒng)滲透測試流程中新增威脅建模和漏洞分析階段，總結(jié)出一套完整的滲透測試流程。

1 引言

在互聯(lián)網(wǎng)時代，任何一家有數(shù)據(jù)價值的企業(yè)，或多或少都會利用Web站點(diǎn)提供服務(wù)。電子商務(wù)、電子政務(wù)、在線支付等信息化的產(chǎn)物給各行業(yè)帶來升級的同時，一些不法分子正通過攻擊尚未成熟的Web應(yīng)用獲取非法利益。

對于已有的頻發(fā)Web漏洞，安全廠商開發(fā)出一系列Web安全評估產(chǎn)品和設(shè)備，如天融信的防火墻、啟明星辰的入侵防御、綠盟的漏掃等，但是這些設(shè)備只是對已有的頻發(fā)Web漏洞的被動防御[1]，很容易被水平較高的黑客繞過，且很少能發(fā)現(xiàn)0day漏洞[2]。

為確保Web系統(tǒng)的安全性，我們通常模擬黑客攻擊方法，利用滲透測試來評估Web系統(tǒng)的安全性[3]。滲透測試人員通過信息收集、漏洞探測等手段對目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行滲透，最終輸出滲透測試報告，管理員根據(jù)滲透測試報告，可以明確知曉系統(tǒng)中存在的安全隱患和問題。

在網(wǎng)絡(luò)安全形勢日益嚴(yán)峻的情況下，安全領(lǐng)域不乏對Web安全的研究，如蒲石主要對SQL注入和XSS漏洞的形成原因和驗(yàn)證方法進(jìn)行了研究[4]，鄭雷雷等人從攻擊者的角度，分析了Web軟件常見的安全漏洞和測試方法[5]，田偉提出了模型驅(qū)動的SQL注入滲透測試方法，以提高對Web應(yīng)用SQL注入安全漏洞滲透測試的準(zhǔn)確度[6]。Wang Xiaoyu等人提出了一種基于IP端口服務(wù)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)信息安全滲透測試方法和滲透思路[7]，Zhang Bo等人探索了二進(jìn)制程序漏洞特征提取和漏洞發(fā)現(xiàn)指導(dǎo)策略生成方法[8]，郎智哲等人研究了滲透測試中信息收集階段的任務(wù)[9]……通過閱讀大量與Web安全滲透測試相關(guān)的文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)以往的研究集中于發(fā)現(xiàn)并防范已公布的高危漏洞，或是對滲透測試中的某一階段進(jìn)行深入研究。對于滲透測試整體流程，往往介紹得很籠統(tǒng)，忽略了對威脅建模[10]和漏洞分析[11]階段的研究，使得整體測試效率較低。

本文在傳統(tǒng)滲透測試流程中增加了威脅建模和漏洞分析階段，整理出了一套較為完整的Web安全滲透測試流程，闡述了每個階段的具體任務(wù)。

2 Web安全滲透測試概念

滲透測試[12]是測試人員模擬黑客入侵系統(tǒng)的手法，在合法授權(quán)范圍內(nèi)，通過情報搜集、漏洞挖掘、權(quán)限提升等一系列行為，對目標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行深入探測，找出系統(tǒng)漏洞和風(fēng)險所在，并提出修補(bǔ)意見和方案。滲透測試的優(yōu)點(diǎn)就是輸出的報告能夠讓管理員直觀了解當(dāng)前系統(tǒng)的安全狀態(tài)，有針對性的修補(bǔ)安全漏洞。

Web安全主要圍繞Web技術(shù)展開，包括客戶端、服務(wù)端、數(shù)據(jù)庫、通信協(xié)議等問題。Web安全滲透測試主要測試Web應(yīng)用程序和設(shè)備配置情況，通過采用合法且可控的手段，找出目標(biāo)服務(wù)器、應(yīng)用程序、通信協(xié)議以及網(wǎng)絡(luò)配置中的安全隱患。

3 Web安全滲透測試實(shí)施流程

Web安全滲透測試不是毫無目的的攻擊，而是有規(guī)劃有目的的，有規(guī)劃的攻擊往往能事半功倍。滲透測試過程中的威脅建模和漏洞分析階段的主要任務(wù)就是規(guī)劃出最適合的攻擊通道和攻擊點(diǎn)，但這兩個步驟往往容易被忽略，導(dǎo)致滲透測試人員對于攻擊的關(guān)鍵點(diǎn)把握不明確、耗時太多。通過分析，本文在傳統(tǒng)的滲透測試流程中加入了威脅建模階段和漏洞分析階段，以提高滲透測試成功率，具體的滲透測試流程如下：

（1）前期交互階段

前期交互（Pre-EngagementInteraction）階段是滲透測試的先決條件，該階段測試團(tuán)隊需要與客戶進(jìn)行溝通和討論，通過收集客戶需求，確定測試目標(biāo)、定義測試范圍、確定測試團(tuán)隊、制訂測試計劃。還要保證過程溝通機(jī)制，做好風(fēng)險規(guī)避及應(yīng)急準(zhǔn)備，最終簽訂雙向責(zé)任書。

（2）情報搜集階段

在目標(biāo)范圍確定之后，需進(jìn)行情報搜集（InformationGathering）階段，滲透測試團(tuán)隊利用各種信息來源與情報搜集方法，對滲透目標(biāo)進(jìn)行細(xì)致的偵察，至少獲取但不限于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、機(jī)房位置、業(yè)務(wù)情況、系統(tǒng)配置、系統(tǒng)版本、補(bǔ)丁級別、系統(tǒng)漏洞、防御措施等信息，形成對目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的輪廓認(rèn)識，為繞過防御、實(shí)施攻擊做好準(zhǔn)備。對于關(guān)鍵員工，需要收集其履歷背景、網(wǎng)絡(luò)足跡、博客、留言信息、物理位置、工資銀行賬戶等個人信息。

搜集這些情報通?？梢越柚詣踊瘨呙韫ぞ吆褪止な占确椒?，如使用站長之家、Nmap端口掃描器、WhatWeb指紋識別工具、社會工程學(xué)等進(jìn)行信息收集。這一階段是滲透測試成敗的關(guān)鍵，如果遺漏某些關(guān)鍵信息，后面的階段可能無法進(jìn)行。

（3）威脅建模階段

威脅建模（ThreatModeling）階段是滲透測試過程中很重要卻容易被忽視的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。它是一種結(jié)構(gòu)化方法，用于分析和解決問題，通常用來識別、量化并應(yīng)對風(fēng)險。在搜集到足夠的情報之后，滲透測試團(tuán)隊會理清攻擊思路，充分考慮滲透測試在每一個可攻擊通道的破壞效果和攻擊風(fēng)險，通過進(jìn)行威脅建模分析，找出客戶系統(tǒng)上可能存在的安全漏洞，確定出最可行的攻擊信道。

威脅建模階段一般會對被測單位的業(yè)務(wù)資產(chǎn)、業(yè)務(wù)流程、威脅對象和威脅能力進(jìn)行分析。業(yè)務(wù)資產(chǎn)和業(yè)務(wù)流程分析是對單位自身情況的梳理，威脅對象和威脅能力分析則是對攻擊者的畫像，對于業(yè)務(wù)流程的分析包括基礎(chǔ)設(shè)施分析、每個業(yè)務(wù)線上相關(guān)人員的分析，以及對所使用的第三方平臺的分析；而威脅能力分析則是通過列舉攻擊者可能使用的滲透測試工具、公開的滲透代碼、公司透明的通訊機(jī)制等信息分析攻擊者對被測單位的威脅力度。通過分析被測單位的自身情況和面臨的風(fēng)險，模擬攻擊者在被測單位業(yè)務(wù)流程中的任意環(huán)節(jié)進(jìn)行攻擊，找出最易攻擊的信道。

圖1 威脅建模分析框架

威脅建模的目標(biāo)是識別和消除設(shè)計中的問題，開發(fā)團(tuán)隊在軟件架構(gòu)過程中應(yīng)盡早執(zhí)行威脅建模，但如果無法實(shí)現(xiàn)，無論是系統(tǒng)已經(jīng)部署了或者上線了，威脅建模仍然是有效的安全實(shí)踐活動。

（4）漏洞分析階段

在確定出最可行的攻擊通道之后，接下來需要考慮如何獲得目標(biāo)系統(tǒng)的訪問控制權(quán)，即漏洞分析（VulnerabilityAnalysis）階段，這一階段其實(shí)是威脅建模的延伸。

在這個階段，測試人員需要綜合情報搜集階段中獲取的漏洞和端口掃描信息，對發(fā)現(xiàn)的漏洞充分分析其原理、產(chǎn)生根源和風(fēng)險等級等，判斷其對客戶業(yè)務(wù)的危害程度，通過分析，找出具體可以實(shí)施攻擊的點(diǎn)。漏洞分析主要分為漏洞測試、漏洞驗(yàn)證和漏洞分析三個步驟，測試一般分為主動和被動兩種，均可以采用手工或工具自動化掃描方式進(jìn)行；驗(yàn)證主要是對測試的結(jié)果進(jìn)行確認(rèn)，驗(yàn)證的方式有很多種，如可以根據(jù)掃描器的掃描結(jié)果進(jìn)行關(guān)聯(lián)驗(yàn)證、手工驗(yàn)證、隔離實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證等；最后對驗(yàn)證的結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步研究，一般會對一些代碼托管平臺、通用缺省口令、廠商漏洞公告等公開資源進(jìn)行研究，再對私有的安全配置和潛在攻擊路徑進(jìn)行研究。在這個階段，如果能充分挖掘到目標(biāo)系統(tǒng)存在的安全問題，找出關(guān)鍵通路上能被利用的未知安全漏洞，就可以快速打開攻擊通道上的關(guān)鍵路徑。

圖2 漏洞分析框架

（5）滲透攻擊階段

滲透攻擊（Exploitation）是滲透測試過程中最重要的環(huán)節(jié)。在此環(huán)節(jié)中，滲透測試團(tuán)隊根據(jù)前期的信息收集和漏掃結(jié)果基本可以確定漏洞類型，此時就可以采取適當(dāng)?shù)姆绞讲渴鸸舴桨浮Ｈ绻舻淖罴褧r間、攻擊切入口、攻擊方法和攻擊工具等。常見的Web攻擊方式有SQL注入、XSS跨站腳本攻擊、口令爆破、拒絕服務(wù)等。利用找出的目標(biāo)系統(tǒng)安全漏洞，可以真正入侵到系統(tǒng)當(dāng)中，提取管理員權(quán)限，即控制訪問權(quán)。

（6）后滲透攻擊階段

后滲透攻擊（PostExploitation）階段開始于某些客戶系統(tǒng)已被破壞或已經(jīng)獲得管理權(quán)限之后。在這個步驟中，滲透測試團(tuán)隊根據(jù)客戶的業(yè)務(wù)模型和安全防御計劃的特點(diǎn)，確定關(guān)鍵的基礎(chǔ)設(shè)施，并查找客戶組織中比較敏感的信息，如攝像頭、視頻監(jiān)控器、LED大屏幕、WiKi、高價值文檔、數(shù)據(jù)庫信息。通過安裝遠(yuǎn)程控制后門并采用免殺技術(shù)進(jìn)行權(quán)限維持，以獲取源源不斷的數(shù)據(jù)，最后進(jìn)行痕跡擦除，避免管理員發(fā)現(xiàn)后失去訪問控制權(quán)限。

（7）撰寫報告階段

滲透測試報告（Reporting）至少分為摘要、過程展示和技術(shù)發(fā)現(xiàn)這幾個部分，摘要包含之前所有階段之中獲取到的關(guān)鍵情報信息、探測和發(fā)掘出的系統(tǒng)安全漏洞，能讓客戶清晰知道系統(tǒng)存在的問題；過程展示則是成功滲透攻擊的過程，能讓客戶知道自己的系統(tǒng)不是牢不可破的，加強(qiáng)客戶的危機(jī)意識和安全保護(hù)意識；技術(shù)發(fā)現(xiàn)部分展示能造成業(yè)務(wù)影響后果的攻擊途徑，這部分將會被客戶組織用來修補(bǔ)安全漏洞，這也是滲透測試中真正價值的體現(xiàn)。

在編寫報告時，需要站在客戶組織的角度上，幫助他們分析系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)，給出修補(bǔ)建議，并告知他們利用發(fā)現(xiàn)的安全問題來提升安全意識，提高整體的安全水平。

4 結(jié)語

Web安全滲透測試作為一種主動式安全防御方法，得到了廣大用戶和網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)構(gòu)的重視，本文為提高滲透測試的效率，在傳統(tǒng)滲透測試流程中增加了威脅建模和漏洞分析階段，在滲透測試實(shí)施前對面臨的風(fēng)險和漏洞進(jìn)行分析，提出了包括滲透測試前期交互、情報搜集、威脅建模、漏洞分析、滲透攻擊、后滲透攻擊和撰寫報告等7個階段的Web安全滲透測試流程和各階段工作內(nèi)容，對于學(xué)習(xí)和從事Web安全滲透的人員具有一定參考作用。

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國家自然科學(xué)基金項目：多維性能相關(guān)退化系統(tǒng)可靠性建模與計算研究（71961030）；延安市科技局項目：深度學(xué)習(xí)在語言模型及翻譯中的應(yīng)用（203010096）；延安大學(xué)項目：深度學(xué)習(xí)在自然語言處理（205040306）