04.04.2016

Symfony: инструмент написания безопасных веб-приложений

image

Стандартная, рекомендуемая к установке сборка Symfony «из коробки» обеспечивает защиту от большинства угроз, актуальных для веба на сегодняшний день. В данной статье я сделаю обзор основных механизмов, делающих разработку на Symfony безопасной.

Автор: Удальцов Валентин,
студент кафедры информационной безопасности
“Высшей школы экономики”

Введение

Среди задач, решаемых современными PHP бэкэнд-фреймворками можно выделить три основные:

  1. Организация удобной среды разработки, которая опирается на проверенные временем паттерны программирования.
  2. Предоставление набора надежных инструментов для решения типовых задач веб-приложений.
  3. Снижение издержек написания безопасного кода, введение правил безопасной разработки.

Symfony – второй по популярности PHP-фреймворк. Он построен вокруг архитектурной парадигмы Model-View-Controller, использует шаблонизатор Twig, Doctrine Object Relation Mapper, предоставляет мощный Dependency Injection Container, включает в себя парсер конфигурации из форматов XML и YAML, конструктор легко валидируемых форм, инструменты для тестирования, кеширования, работы с мультиязычностью, а также продуманную Security-компоненту для работы с аутентификацией и авторизацией пользователей.

Стандартная, рекомендуемая к установке сборка Symfony «из коробки» обеспечивает защиту от большинства угроз, актуальных для веба на сегодняшний день. В данной статье я сделаю обзор основных механизмов, делающих разработку на Symfony безопасной.

Защита от XSS-атак

Базовый вопрос шаблонизации - это экранирование переменных спецсимволов HTML, то есть преобразование используемых языком разметки спецсимволов в безопасные эквивалентные конструкции.

Вывод в шаблоне введенных пользователем данных без правильного экранирования порождает угрозу XSS-атаки. У злоумышленника появляется возможность эксплуатировать вредоносный код на стороне других клиентов.

Небезопасный код

<?= $input ?>

Базовое решение

<?= htmlspecialchars($input) ?>

или

<?php

class Html
{
    public static function e($var) {
        return htmlspecialchars($input);
    }
}
?>
<?= Html::e($input) ?>
<?= Html::e($input2) ?>

Второй подход существенно сократит код, сделает его более наглядным, но не решит фундаментальной проблемы. Разработчик по-прежнему может забыть написать небезопасный код. Базовое решение проблемы безопасности связано с достаточно большими издержками.

Решение в Symfony

Symfony использует шаблонизатор Twig. Помимо того, что Twig предоставляет огромное количества удобных инструментов для организации шаблонов, он задает определенные правила вывода переменных. В частности, при стандартных настройках Twig по умолчанию экранирует спецсимволы:

{{ input }} # выведет экранированную переменную
{{ input|raw }} # выведет неэкранированную переменную

Защита от SQL-инъекций

SQL-инъекции возможны при отсутствии экранирования переменных при подстановке данных в код запроса.

Небезопасный код

<?php

$mysqli->query("SELECT * FROM users WHERE name = '$input'");

Базовое решение

<?php

$input = $mysqli->real_escape_string($input);
$mysqli->query("SELECT * FROM users WHERE name = '$input'");

Помимо того, что базовое решение опять сопряжено с высокими издержками на написание дополнительного кода, оно оставляет разработчику большой простор для ошибки при формировании самой фразы запроса. В определенных ситуациях неправильно организованный код может породить валидные, но нежелательные запросы, которые нарушат целостность или доступность информации.

Symfony

Для работы с базой данных Symfony использует сторонний проект Doctrine.

Главная компонента, Doctrine DBAL (Database Abstraction Layer), дает возможность быстро и удобно подставлять экранированные данные в тело запроса.

<?php

$sql = 'SELECT * FROM users WHERE name = :name';
$stmt = $conn->prepare($sql);
$stmt->bindValue('name', $input);
$stmt->execute();

При помощи этой библиотеки можно также конструировать запрос, используя ООП:

<?php

$queryBuilder
    ->select('id', 'email')
    ->from('users')
    ->where('name = :name')
    ->setParameter('name', $input);

Такой подход исключает появление в запросе неожиданных конструкций. В случае нарушения каких-либо структурных правил построения запроса библиотека выдает ошибку на уровне PHP, а не на уровне синтаксического анализатора SQL. Это изолирует данные от ошибочных запросов.

В стандартную сборку Symfony также интегрирована библиотека Doctrine ORM, которая позволяет работать не с самим SQL-запросом или его конструктором, а непосредственно с PHP-объектами. Классы моделей размечаются определенным образом (например, при помощи аннотаций в phpDoc), в результате чего свойства объектов проецируются на колонки таблиц в бд. Взаимодействие между объектом и строкой в бд (создание, редактирование, удаление) происходит автоматически через отлаженные механизмы, что помимо повышения скорости разработки сводит к минимуму возможность ошибки.

<?php

use Doctrine\ORM\Mapping as ORM;

/**
 * @ORM\Entity
 * @ORM\Table(name="user")
 */
class User
{
    /**
     * @ORM\Column(type="integer")
     * @ORM\Id
     * @ORM\GeneratedValue(strategy="AUTO")
     */
    private $id;

    /**
     * @ORM\Column(type="string", length=100)
     */
    private $name;
}

Валидация входящих данных

Неотъемлемой частью веб-приложения являются формы. PHP является слабо типизированным языком, поэтому серверная валидация и приведение входящих данных к типам является особо острым вопросом.

Базовое решение

Существует множество подходов к проверке входящих данных. Все они используют простые функции вродеis_numericin_arrayfilter_varpreg_match для проверок на тип или соответствие шаблону. Главная сложность состоит в выработке цельного универсального подхода к валидации форм, который будет игнорировать лишние параметры, максимально контролировать нужные и возвращать после обработки чистые безопасные данные или ошибку.

Подход к валидации форм в Symfony

Валидация в Symfony глубоко интегрирована в сам механизм конструирования форм. Например, при объявлении поля типа выпадающий список (или группы радиокнопок) обязательным является указание списка опций. Получив заполненную форму, фреймворк автоматически проверяет данные на соответствие предлагавшимся опциям.

<?php

$builder->add('gender', ChoiceType::class, array(
    'choices'  => array(
        'Мужской' => 'male',
        'Женский' => 'female',
    ),
));

# gender=apple не пройдет

Кроме того, Symfony позволяет размечать модели (свойства которых населяются входящими данными после обработки запроса) различными валидаторами, а затем за пару строк кода получать массив ошибок.

<?php

use Symfony\Component\Validator\Constraints as Assert;

class User
{
    /**
     * @Assert\NotBlank
     * @Assert\Length(min=3)
     */
    private $name;

    /**
     * @Assert\Email
     */
    private $email;

    /**
     * @Assert\NotBlank
     * @Assert\Length(min=7)
     */
    private $password;
}

$user = new User();
# ...
$validator = $container->get('validator');
$errors = $validator->validate($author);

if (count($errors) > 0) {
    # ...
}

В Symfony по умолчанию включена защита от CSRF-атак. Во все формы автоматически добавляется CSRF token, уникальный для каждого пользователя. При получении ответа, фреймворк первым делом сверяет полученный токен с токеном из сессии.

Security Component: аутентификация и авторизация средствами Symfony

Symfony делает акцент на разделении двух ключевых в безопасности понятий – аутентификации и авторизации. Напомню, в чем их принципиальное различие.

Аутентификация

Аутентификация – процедура проверки подлинности. Её главная и, по сути, единственная задача состоит в том, чтобы идентифицировать пользователя.

Веб приложение является запросно-ответной системой. В связи с этим в контексте веб-приложения под идентификацией можно понимать установление однозначной связи между текущим запросом и неким объектом пользователя (например, строкой в базе данных в таблице user).

Визуально аутентификация происходит только на странице ввода логина и пароля. Однако по факту, в той части веб-приложения, которая в принципе предусматривает аутентификацию, она происходит при каждом запросе к серверу. Связано это опять-таки с запросно-ответным принципом работы протокола HTTP. При базовом сценарии после отправки ответа аутентифицированному пользователю соединение разрывается и нет никакого иного способа идентифицировать автора следующего запроса, кроме как аутентифицировать его снова. Разница в том, что после первой успешной парольной аутентификации последующие процедуры (при соблюдении определенных условий) используют другие механизмы, не требующие ввода пароля (например, проверку токена в Cookie).

Из вышесказанного следует, что в предусматривающей аутентификацию части приложения любой запрос должен быть аутентифицирован. Для этого по умолчанию всем пользователем ставится, например, метка anonymous, которая временно является их идентификатором в системе.

Аутентификация в Symfony

Пример конфигурации:

security:
    firewalls:
        public:
            anonymous: ~
        admin:
            pattern: ^/admin

  1. Обработка входящего запроса
  2. Определение защищенной зоны (firewall), к которой относится запрашиваемый ресурс
  3. Обращению к провайдеру информации о пользователе (например, бд), поиск пользователя на основе параметров запроса
  4. Ответ: ошибка аутентификации или переадресация на страницу ввода учетных данных или переход к авторизации в случае успешной аутентификации

Авторизация

После опознания клиента система должна определить, имеет ли пользователь право получить ответ по сформированному им запросу или нет. Механизм авторизации предусматривает наличие матрицы отображения из множества пользователей в множество ресурсов. Соответственно, имея идентификатор ресурса (полученный после обработки запроса), идентификатор пользователя (полученный в результате аутентификации) и матрицу соответствий, система отвечает на вопрос: «Имеет ли данный пользователь доступ к данному ресурсу?».

Авторизация в Symfony

Пример конфигурации:

security:
    access_control:
        - { path: ^/admin, roles: ROLE_ADMIN }

Symfony использует мандатный принцип контроля доступа. Каждый пользователь имеет своё место в иерархии ролей; для каждого ресурса можно указать, какие роли имеют к нему доступ.

Соответственно, процесс авторизации в Symfony делится на следующие подпроцессы:

  1. Идентификация запрашиваемого ресурса и определение ролей для доступа к нему
  2. Проверка соответствия роли пользователя заявленным требованиям
  3. Ответ: ошибка (недостаточно прав) или продолжение выполнения скрипта для формирования ответа

Безусловно, Symfony позволяет модифицировать и расширять оба механизма в разных его частях. Например, можно организовать несколько независимых или связанных защищенных зон, реализовать неограниченное количество провайдеров пользователей (имплементировав соответствующие интерфейсы), использовать различные способы аутентификации.

Отдельное внимание в Symfony уделяется криптографии. Через конфигурацию для класса пользователя можно определить любой тип шифрования пароля:

security:
    encoders:
        Symfony\Component\Security\Core\User\User:
            algorithm: bcrypt
            cost: 12

Заключение

Я рассмотрел основные инструменты фреймворка Symfony, позволяющие решить главные вопросы безопасности веб-приложения. Стандартная сборка Symfony предусматривает защиту от XSS- и CSRF-атак, SQL-инъекций, включает инструменты быстрой и понятной валидации форм, механизмы аутентификации и авторизации.

Важно понимать, что помимо реализации самих механизмов, немалое значение имеет общая архитектура фреймворка, которая обязывает разработчика следовать определенным канонам проектирования.

Рекомендации

Несмотря на большое количество достойных внимания PHP-фреймворков, я знаю людей, которые до сих пор "изобретают свои велосипеды". К сожалению, работая над большими проектами с запутанной бизнес-логикой, невозможно успешно балансировать между написанием инструментов разработки и имплементацией этой логики.

На мой взгляд, гораздо правильнее изучить какой-нибудь достаточно популярный веб-фреймворк (Symfony, Yii, Laravel, Zend и т.д.) и сосредоточиться на самом проекте. Это позволит одни махом решить большую часть потенциальных проблем с безопасностью и существенно сузить круг возможных ошибок.