WebSocket安全漏洞与防护

描述
WebSocket协议提供了全双工通信通道，但引入了一系列安全风险。与HTTP不同，WebSocket连接持久存在，传统Web防护机制（如CSRF Token）可能失效。主要漏洞包括：未经验证的连接、消息注入、跨站WebSocket劫持（CSWSH）、敏感数据泄露等。

解题过程

1. 理解WebSocket握手过程

   • WebSocket通过HTTP Upgrade请求建立连接
   • 客户端发送包含Upgrade: websocket和Sec-WebSocket-Key的请求
   • 服务端返回101 Switching Protocols和Sec-WebSocket-Accept
   • 关键点：握手阶段仍受HTTP安全机制约束，但建立后脱离HTTP约束

2. 识别认证/授权缺陷

   • 问题：开发者可能仅在握手时验证身份，但后续消息缺乏持续验证
   • 案例：攻击者截获连接后直接发送恶意消息
   • 防护：每个消息都应包含会话验证令牌，或使用TLS客户端证书

3. 防范跨站WebSocket劫持（CSWSH）

   • 原理：类似CSRF，诱导用户浏览器自动建立WebSocket连接
   • 特殊挑战：浏览器自动携带Cookie，但无法自定义Origin头
   • 防护方案：
     a) 验证Origin头（但不可完全信赖）
     b) 在握手请求中添加随机Token（类似CSRF Token）
     c) 使用双重提交Cookie验证

4. 输入验证与消息注入防护

   • 风险：WebSocket消息可能包含SQL注入、XSS等恶意内容
   • 特殊性：数据格式可能为二进制、文本或自定义协议
   • 防护：
     a) 严格验证消息格式和长度
     b) 对输出到HTML的消息进行编码（防XSS）
     c) 使用模式验证（如JSON Schema）

5. 实现安全配置

   • 关闭调试信息（防止路径泄露）
   • 配置合理的消息大小限制（防DoS）
   • 使用WSS（WebSocket over TLS）加密传输
   • 实施心跳机制超时控制

6. 完整防护示例

// 握手阶段验证
server.on('upgrade', (request, socket) => {
  // 1. 验证Origin
  if (!validateOrigin(request.headers.origin)) {
    socket.destroy();
    return;
  }
  
  // 2. 验证CSRF Token
  const token = request.headers['sec-websocket-protocol'];
  if (!validateToken(token)) {
    socket.destroy();
    return;
  }
});

// 消息处理阶段
connection.on('message', (message) => {
  // 3. 验证消息格式和大小
  if (message.length > MAX_SIZE) return;
  
  // 4. 解析后验证业务逻辑
  const data = JSON.parse(message);
  if (!validateBusinessLogic(data)) return;
  
  // 5. 输出编码
  const output = escapeHtml(data.content);
});

通过分层防护策略，可系统化解决WebSocket特有的安全挑战。