[SpringSecurity] CSRF란? / CSRF Filter 처리 방식

1. 개요

• CSRF의 정의
• Spring Boot에서의 CSRF Filter 처리 방식

 

2. CSRF란?

 사이트 간 요청 위조(Cross-site request forgery, CSRF)는 웹사이트 취약점 공격의 하나로, 사용자가 자신의 의지와는 무관하게 공격자가 의도한 행위(수정, 삭제, 등록 등)를 특정 웹사이트에 요청하게 하는 공격을 말한다. - 위키백과

 

 

• 필자는 처음 CSRF라는 용어를 접할 때 정의는 이해가 갔으나 실제 어떤 원리를 이용해 '공격'이라는 행위를 하는지 전혀 이해가 가지 않았다... 나와 같은 사람들의 이해를 돕기 위해 CSRF 공격에 대한 예를 스토리 텔링 기법으로 들어보도록 하겠다. (기억에 잘 남는다고 함...)

안녕하세요. 저는 아무개 커뮤니티의 회원 "talmobil"이라고 합니다.
유머게시판에 게시글 하나를 썼는데 좋아요가 너무 없어서 자괴감이 들었습니다. 아니, 열받더라구요. 제 글이 정말 재밌는데, 사람들이 일부러 좋아요를 눌러주지 않는 것 같거든요. -ㅅ-
그러던 중 좋은 방법이 하나 떠올랐습니다. 다른 사람이 제 게시글을 보면 좋아요를 자동으로 누르게 하는거죠!
방법은 이래요.
커뮤니티 사이트에서 게시글에 좋아요를 누르니  "http://community.com/like?post=[게시글 id]"이더군요.
제 게시글 ID를 확인해보니 9566 이구요. 그래서 게시글 안에 이미지 태그를 하나 삽입하고 src 값에 "http://community.com/like?post=9566"을 넣어봤습니다. 그랬더니 사람들이 제 게시글을 조회하게 되면 이미지 태그의 URL인 "http://community.com/like?post=9566" 가 자동으로 호출되었습니다! @_@.. 자동으로 제 게시글의 좋아요 수가 올라갔어요. 후후.. 다른 커뮤니티 사이트에도 어그로 게시글을 올리고 마찬가지로 src 태그를 넣었더니 더 빨리 오르더군요!
사용자들은 아무것도 모르고 제가 의도한대로 요청을 하고있는겁니다! 이제는 좋아요가 아닌 다른걸 해봐야겠어요 흐ㅏㅎ하

• 아무것도 모르는 사용자들은 공격자가 의도한 행위를 사이트간 위조 요청으로 하게 되었다. 이런 공격이 바로 CSRF 이다. 그렇다면 이러한 공격을 막는 방법이 있을까? 당연히 있다. 서버에서 요청에 대한 검증을 하는 것이다. 이를테면 토큰 값으로 말이다. 이것도 예를 들어보겠다.

안녕하세요. 아무개 커뮤니티 담당자 "ㅅㄱ"입니다.
제가 집에 우환이 생겼습니다. 웃음이 필요해서 유머 게시판을 쓱 둘러봤는데, 개노잼 글이 하나 있더군요. 뭐지 하고 넘어가려는데 이 게시글의 좋아요 수가 무려 1만이 넘어갔습니다. 그리고 다시 들어가보니 누르지도 않은 좋아요가 눌러져있더라구요. 이게 말이되나? 싶었습니다.
 서버 로그를 확인해보니 제가 좋아요를 누른 기록도 있었습니다. 뭔가 이상해서 게시글 내용을 살펴봤는데 이미지 태그의 src에 좋아요 처리를 하는 URL이 들어가 있었습니다. 해당 URL을 구글링 해보니 이미 다른 웹사이트 게시글에도 포함되어 있더군요. 말로만 듣던 CSRF 공격이었습니다.
 막을 방법은 클라이언트마다 토큰을 발급하는 겁니다. 서버는 토큰 값을 검증하고요. 프로세스는 다음과 같습니다.
1. 저희 커뮤니티를 접근하면 특정 토큰을 클라이언트에게 발급함과 동시에 저희 서버 세션 안에 넣습니다.
    > A 클라이언트에 대해 A 토큰을, B클라이언트에 대해 B 토큰을 이렇게 각각 발급하는 겁니다.
2. 클라이언트는 모든 API를 호출할 때 필수적으로 이 토큰 값을 헤더에 넣어 보냅니다.
3. 서버에서는 요청을 수행하기전 Filter 레벨에서 세션 안에 들어있는 토큰 값과 요청 토큰 값을 비교합니다.
4. 토큰 값이 불일치할 경우 비정상적인 요청으로 판단하고 Access Denied 시킵니다.

토큰 검증을 성공하려면 요청 시 CSRF Token 값을 헤더에 넣어줘야하는데, 공격자는 사용자마다 각각 발급된 토큰 값을 알 수 없기때문에 막힐겁니다.
추가적으로, 이러한 방식을 스프링 시큐리티에서 기본적으로 지원하고 있더라구요!

•  이처럼 서버에서 토큰을 발급 및 검증하고 클라이언트에서는 발급받은 토큰을 요청 값에 포함시켜 보내는 방식으로 CSRF 공격을 막을 수 있다. 스프링 시큐리티 의존성을 추가하면 이와 같은 방식을 제공하는 CSRF Filter가 자동으로 추가된다. csrf().disable() 설정을 통해 해제도 가능하다. 그럼 Spring Security에서 제공하는 CSRF Filter는 요청을 어떻게 처리하는지 알아보자.

 

3. CSRF Filter

CsrfFilter.java

• 빨간색 표시된 부분이 중요한 부분이다. 하나하나 설명해보겠다.

 

  3.1. tokenRepository.loadToken(request)

• 요청 세션에서 CSRF Token 객체를 조회한다. key는 HttpSessionCsrfTokenRepository.CSRF_TOKEN 이다.

tokenRepository 구현체

 

  3.2. tokenRepository.generateToken(request)

• CSRF Token이 없을 경우 DefaultCsrfToken 생성자를 통해 CSRF Token을 발급한다.
• 생성자 마지막 파라미터로 createNewToken() 리턴 값을 넣고있는데, token 값으로 사용할 랜덤 값을 생성한다.

createNewToken 메서드

DefaultCsrfToken 생성자

• 생성자 메서드 호출 후 CsrfToken 객체를 생성하면 다음과 같은 형태의 CSRF Token 객체가 생성된다.

CsrfToken
token	Random UUID
parameterName	_csrf
headerName	X-CSRF-TOKEN

 

  3.3. tokenRepository.saveToken()

•  세션 내에 key = HttpSessionCsrfTokenRepository.CSRF_TOKEN, value = 생성한 CsrfToken 객체를 생성한다.

 

  3.4. request.setAttribute(CsrfToken.class.getName(), csrfToken)

• HttpServletRequest 를 통해 csrfToken 값을 조회할 수 있도록 설정해주는 부분이다.

 

  3.5. requireCsrfProtectionMatcher.matches(request)

• Csrf 검증 메서드를 체크한다. 기본적으로 GET, HEAD, TRACE, OPTIONS를 제외한 모든 메서드에 대해서는 CsrfToken을 검증한다. 만약 GET으로 요청이 들어왔다면 검증 없이 다음 Filter로 넘어간다.

 

  3.6. request.getHeader(csrfToken.getHeaderName()) , getParameter(csrfToken.getParameterName());

• 요청 헤더에 X-CSRF-TOKEN 값이 있는지 확인하고, 없을 경우 요청 바디에서 _csrf 값이 있는지 확인한다.
• 클라이언트는 요청 헤더의 X-CSRF-TOKEN 혹은 요청 바디의 _csrf 값 둘 중 하나로 CsrfToken 값을 보내면 된다.

 

  3.7. equalsConstantTime(csrfToken.getToken(), actualToken)

• 세션에 저장(혹은 생성)한 토큰값과 클라이언트에서 보낸 토큰 값을 비교하여 일치할 경우 다음 필터를 호출하고 불일치할 경우 accessDeniedHandler 메서드를 호출하여 예외 처리한다.

 

4. 테스트

   4.1. CSRF 기능 활성화

• 기본적인 Spring Security 설정 후 csrfFilter가 활성화 되도록 csrf().disable 메서드를 주석처리 한 후 post 메서드를 호출하였다. 그 결과 필자가 Custom한 AccessDeniedHandler 메서드가 호출되어 /denied 페이지로 이동되었다.
• 예외가 발생한 이유는 요청 헤더 혹은 바디에 csrf 토큰이 없기 때문이다. 

SecurityConfig.java

 

post 메서드 호출

 

  4.2. 화면단에 CSRF 토큰 추가

• form 태그 안에 아래와 같은 코드를 추가하거나,  스프링 시큐리티 taglib 추가 후 <s:csrfInput/> 태그를 추가하면 발급받은 _csrf 토큰을 자동으로 set 해준다.
• API 호출 시 정상적으로 처리되는 것을 확인할 수 있다.

csrf 구문 추가

자동 추가된 csrf 값

정상 처리된 post 메서드

 

 

5. 회고

• 스프링 시큐리티를 설정 시 갑자기 발생한 403 에러에 당황했던 적이 많다. 찾아보면  csrf().disable() 한줄을  추가 하면 됐고, 간단한 설정처럼 보였던 이 CSRF가 뭔지는 크게 궁금하지 않았다. 개념정도만 짚고 넘어갔다. 그런데 나중에 똑같은 에러에 똑같이 당황하게 됐고, 똑같이 구글링하고 개념만 쓱 보게 되더라. 그때도 머릿속에 개념이 잘 잡히지 않았는데, 프로세스 정리를 쭉 하니 확실하게 이해하게 된 것 같다.