Prévenir les attaques CSRF et XSS avec JWT et les cookies d'empreintes digitales dans Express

Lors de la création d'une application Web full-stack, la communication entre votre client et votre serveur est menacée par différentes vulnérabilités telles que XSS (Cross-Site Scripting), CSRF (Cross-Site Request Contrefaçon) et Token Sidejacking. En tant que développeur Web, connaître ces vulnérabilités et savoir comment les prévenir est hautement essentiel.

Comme j'essaie également d'apprendre et de prévenir ces vulnérabilités dans mes API, ces guides sont également ma référence dans la création de cet article et tout cela vaut la peine d'être lu :

• Le guide ultime pour gérer les JWT sur le frontend
• Jeton Web JSON pour aide-mémoire Java
• Sidejacking des jetons Web OWASP

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Tout d’abord, définissons les trois vulnérabilités comme mentionné précédemment.

XSS (Cross-Site Scripting)

Selon OWASP.org

Les attaques Cross-Site Scripting (XSS) sont un type d'injection dans lequel des scripts malveillants sont injectés dans des sites Web par ailleurs inoffensifs et fiables. Les attaques XSS se produisent lorsqu'un attaquant utilise une application Web pour envoyer du code malveillant, généralement sous la forme d'un script côté navigateur, à un autre utilisateur final. Les failles qui permettent à ces attaques de réussir sont assez répandues et se produisent partout où une application Web utilise l'entrée d'un utilisateur dans la sortie qu'elle génère sans la valider ni l'encoder.

CSRF (contrefaçon de demande intersite)

Selon OWASP.org

Cross-Site Request Forgery (CSRF) est une attaque qui oblige un utilisateur final à exécuter des actions indésirables sur une application Web dans laquelle il est actuellement authentifié. Avec un peu d’ingénierie sociale (comme l’envoi d’un lien par e-mail ou par chat), un attaquant peut tromper les utilisateurs d’une application Web et les amener à exécuter les actions de son choix. Si la victime est un utilisateur normal, une attaque CSRF réussie peut forcer l'utilisateur à effectuer des demandes de changement d'état comme le transfert de fonds, la modification de son adresse e-mail, etc. Si la victime est un compte administratif, CSRF peut compromettre l'intégralité de l'application Web.

Détournement de jetons

Selon la feuille de triche JWT

Cette attaque se produit lorsqu'un jeton a été intercepté/volé par un attaquant et qu'il l'utilise pour accéder au système en utilisant l'identité de l'utilisateur ciblé.

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Quand je débutais en créant une application Full-Stack en utilisant Angular et Laravel. J'ai utilisé des jetons Web JSON (JWT) pour l'authentification, ils sont faciles à utiliser mais également faciles à exploiter s'ils ne sont pas correctement implémentés. Les erreurs courantes que j'ai commises étaient :

1. Stockage des jetons dans le stockage local

Le stockage local est un choix courant car il peut être facilement récupéré et accessible à partir de JavaScript. Il est également persistant, ce qui signifie qu'il ne se supprime pas chaque fois que l'onglet ou le navigateur est fermé, ce qui le rend très vulnérable au Cross-Site. Scripting (XSS) attaques.

Exemple:

Si une attaque XSS injecte ce qui suit dans votre site :

console.log(localStorage.getItem('jwt_token'));

2. Long TTL (Time to Live) du jeton

Les JWT ont une durée de vie, et s'ils ne sont pas configurés correctement dans Laravel, par défaut, le jeton est défini sur 3 600 secondes (1 heure), donnant aux pirates une opportunité ouverte et large de voler le jeton et de l'utiliser pour agir en tant que victime. jusqu'à l'expiration du jeton.

3. Pas de jetons d'actualisation

Un jeton d'actualisation permet à l'utilisateur d'obtenir un nouveau jeton d'accès sans avoir à se réauthentifier. Le TTL joue un rôle crucial dans les jetons, un TTL plus long constitue un risque de sécurité comme mentionné précédemment, mais un TTL plus court créera une mauvaise expérience utilisateur, les obligeant à se reconnecter.

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Nous allons créer une application React Express de base pour appliquer et atténuer ces vulnérabilités. Pour mieux comprendre le résultat de l'application que nous allons réaliser, reportez-vous au schéma ci-dessous.

Authentification

Lors de l'authentification, l'utilisateur enverra son nom d'utilisateur et son mot de passe et les POSTera à l'/API de connexion pour vérifier. Une fois connecté, le serveur :

1. Vérifier les informations d'identification dans la base de données

   Les informations d'identification de l'utilisateur au format JSON seront vérifiées dans la base de données pour l'authentification.

2. Générer l'empreinte digitale de l'utilisateur

   Générer une empreinte digitale d'octet aléatoire pour l'utilisateur vérifié et la stocker dans une variable.

3. Hashez l'empreinte digitale

   L'empreinte digitale générée sera hachée et stockée dans une variable différente.

4. Création d'un cookie pour l'empreinte digitale générée (empreinte digitale originale)

   L'empreinte digitale non hachée sera définie dans un cookie renforcé portant le nom __Secure_Fgp avec des drapeaux : httpOnly, secure, sameSite=Strict et maxAge de 15 minutes.

5. Creating a token for the User credentials with the Hashed Fingerprint

   Generating a JWT token for the verified user with its hashed fingerprint.

6. Creating a cookie for the token

   After generating JWT token, the token will be sent as a cookie.

After the process, there will be 2 cookies will be sent, the original fingerprint of the user, and the generated token containing the data with the hashed fingerprint of the user.

Accessing the protected route

When an authenticated user accessed the protected route. A middleware will verify the cookies of the user.

1. Fetching cookies

   The middleware of the server will fetch the 2 cookies from the client upon request.

2. Verify the JWT

   Using JWT token, it will verify the token from the fetched cookie. Extract the data inside the JWT (e.g. User details, fingerprint etc.)

3. Hash the __Secure_Fgp cookie and compare it to the fingerprint from the payload JWT token.

Now for the implementation

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Server-Side (Express JS)

Here are all the libraries that we need:

• jsonwebtoken

  For generating, signing and verifying JWT Tokens

• crypto

  To generate random bytes and hashing fingerprints

• cookie-parser

  For parsing Cookie header and creating cookies

• cors

  Configuring CORS policy

• csurf

  Generating CSRF Tokens

Set up

npm init -y //Initate a node project
// Installing dependencies
npm install express nodemon jsonwebtoken csurf crypto cookie-parser cors

Create a server.js file

Create a server.js file and edit the package.json, write "start": "nodemon server.js" under the scripts object.

  "scripts": {
    "test": "echo \"Error: no test specified\" && exit 1",
    "start": "nodemon server.js"
  },

Set up the server

Since we are using JWT, we’re gonna need a HMAC key

const express = require('express');
const jwt = require('jsonwebtoken');
const crypto = require('crypto');
const cookieParser = require('cookie-parser');
const cors = require('cors')
const csrf = require('csurf');
const csrfProtection = csrf({ cookie: true });

const app = express();

// MIDDLEWARES ======================================================
// Middleware to parse JSON bodies and Cookies
app.use(express.json());
app.use(cookieParser());

// Middleware to parse URL-encoded bodies (as sent by HTML forms)
app.use(express.urlencoded({ extended: true }));

// Middleware to apply CORS
const corsOptions = {
    origin: 'http://localhost:5173',  // Your React app's URL
    credentials: true  // Allow credentials (cookies, authorization headers)
};
app.use(cors(corsOptions));

const keyHMAC = crypto.randomBytes(64);  // HMAC key for JWT signing

// API ======================================================

// we'll add our routes here

// Start the Express server
app.listen(3000, () => {
    console.log('Server running on https://localhost:3000');
});

After setting up the Express server, we can start by creating our /login API.

Create a login API

I did not used database for this project, but feel free to modify the code.

app.post('/login', csrfProtection, (req, res) => {
        // Fetch the username and password from the JSON
    const { username, password } = req.body;

    // Mock data from the database
    // Assuming the user is registered in the database
    const userId = crypto.randomUUID();
    const user = {
        'id': userId,
        'username': username,
        'password': password,
    }

    res.status(200).json({
        message: 'Logged in successfully!',
        user: user
    });
});

Generate a user fingerprint

Assuming that the user is registered in the database, First, we’re gonna need two functions, one for generating a random fingerprint and hashing the fingerprint.

/* 
.
. ... other configurations
.
*/
const keyHMAC = crypto.randomBytes(64);  // HMAC key for JWT signing

// Utility to generate a secure random string
const generateRandomFingerprint = () => {
    return crypto.randomBytes(50).toString('hex');
};

// Utility to hash the fingerprint using SHA-256
const hashFingerprint = (fingerprint) => {
    return crypto.createHash('sha256').update(fingerprint, 'utf-8').digest('hex');
};

As discussed earlier, we are going to generate a fingerprint for the user, hash that fingerprint and set it in a cookie with the name __Secure_Fgp..

Then generate a token with the user’s details (e.g. id, username and password) together with the original fingerprint, not the hashed one since we are going to use that for verification of the token later.

    const userId = crypto.randomUUID();
    const user = {
        'id': userId,
        'username': username,
        'password': password,
    }

    const userFingerprint = generateRandomFingerprint();  // Generate random fingerprint
    const userFingerprintHash = hashFingerprint(userFingerprint);  // Hash fingerprint

    // Set the fingerprint in a hardened cookie
    res.cookie('__Secure_Fgp', userFingerprint, {
        httpOnly: true,
        secure: true,  // Send only over HTTPS
        sameSite: 'Strict',  // Prevent cross-site request
        maxAge: 15 * 60 * 1000  // Cookie expiration (15 minutes)
    });

    const token = jwt.sign(
        {
            sub: userId,  // User info (e.g., ID)
            username: username,
            password: password,
            userFingerprint: userFingerprintHash,  // Store the hashed fingerprint in the JWT
            exp: Math.floor(Date.now() / 1000) + 60 * 15  // Token expiration time (15 minutes)
        },
        keyHMAC // Signed jwt key
    );

    // Send JWT as a cookie
    res.cookie('token', token, {
        httpOnly: true,
        secure: true,
        sameSite: 'Strict',
        maxAge: 15 * 60 * 1000
    });

    res.status(200).json({
        message: 'Logged in successfully!',
        user: user
    });
});

After log in, it will pass two cookies, token and __Secure_Fgp which is the original fingerprint, into the front end.

Create middleware for authenticating of token

To validate that, we are going to create a middleware for our protected route. This middleware will fetch the two cookies first and validate, if there are no cookies sent, then it will be unauthorized.

If the token that was fetched from the cookie is not verified, malformed or expired, it will be forbidden for the user to access the route.

and lastly, it will hash the fingerprint from the fetched cookie and verify it with the hashed one.

// Middleware to verify JWT and fingerprint match
const authenticateToken = (req, res, next) => {
    const token = req.cookies.token;
    const fingerprintCookie = req.cookies.__Secure_Fgp;

    if (!token || !fingerprintCookie) {
        return res.status(401).json({
            status: 401,
            message: "Error: Unauthorized",
            desc: "Token expired"
        });  // Unauthorized
    }

    jwt.verify(token, keyHMAC, (err, payload) => {
        if (err) return res.status(403).json({
            status: 403,
            message: "Error: Forbidden",
            desc: "Token malformed or modified"
        });  // Forbidden

        const fingerprintHash = hashFingerprint(fingerprintCookie);

        // Compare the hashed fingerprint in the JWT with the hash of the cookie value
        if (payload.userFingerprint !== fingerprintHash) {
            return res.status(403).json({
                status: 403,
                message: "Forbidden",
                desc: "Fingerprint mismatch"
            });  // Forbidden - fingerprint mismatch
        }

        // Return the user info
        req.user = payload;
        next();
    });
};

To use this middleware we are going to create a protected route. This route will return the user that we fetched from the verified token in our middleware.

/* 
.
. ... login api
.
*/

// Protected route
app.get('/protected', authenticateToken, (req, res) => {
    res.json({ message: 'This is a protected route', user: req.user });
});

// Start the Express server
app.listen(3000, () => {
    console.log('Server running on https://localhost:3000');
});

With all of that set, we can now try it on our front end…

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Client-Side integration (React + TS)

For this, I used some dependencies for styling. It does not matter what you used, the important thing is that we need to create a form that will allow the user to login.

I will not create a step by step in building a form, instead, I will just give the gist of the implementation for the client side.

In my React app, I used shadcn.ui for styling.

// App.tsx
<section className="h-svh flex justify-center items-center">
        <Form {...form}>
          <form onSubmit={form.handleSubmit(onSubmit)} className="space-y-8 p-7 rounded-lg w-96 border border-white">
            <h1 className="text-center font-bold text-xl">Welcome</h1>
            <FormField
              control={form.control}
              name="username"
              render={({ field }) => (
                <FormItem>
                  <FormLabel>Username</FormLabel>
                  <FormControl>
                    <Input placeholder="Username" {...field} />
                  </FormControl>
                  <FormMessage />
                </FormItem>
              )}
            />
            <FormField
              control={form.control}
              name="password"
              render={({ field }) => (
                <FormItem>
                  <FormLabel>Password</FormLabel>
                  <FormControl>
                    <Input type="password" placeholder="Password" {...field} />
                  </FormControl>
                  <FormMessage />
                </FormItem>
              )}
            />
            <Button type="submit" className="mr-4">Login</Button>
            <Link to={"/page"} className='py-2 px-4 rounded-lg bg-white font-medium text-black'>Go to page</Link>
          </form>
        </Form>
      </section>

This is a simple login form with a button that will navigate the user to the other page that will fetch the protected route.

When the user click submit, it will POST request to the /login API in our server. If the response is success, it will navigate to the page.

 // App.tsx
  const onSubmit = async (values: z.infer<typeof formSchema>) => {
    console.log(values)
    try {
      const res = await fetch("http://localhost:3000/login", {
        method: 'POST', // Specify the HTTP method
        headers: {
          'Content-Type': 'application/json', // Set content type
        },
        credentials: 'include', // Include cookies in the request
        body: JSON.stringify(values), // Send the form data as JSON
      });
      if (!res.ok) {
        throw new Error(`Response status: ${res.status}`)
      }
      const result = await res.json();
      navigate("/page") // navigate to the page
      console.log(result);
    } catch (error) {
      console.error(error);
    }
  }

In the other page, it will fetch the /protected API to simulate an authenticated session of the user.

const fetchApi = async () => {
        try {
            const res = await fetch("http://localhost:3000/protected", {
                method: 'GET', // Specify the HTTP method
                headers: {
                    'Content-Type': 'application/json', // Set content type
                },
                credentials: 'include', // Include cookies in the request
            });

            if (!res.ok) {
                // Throw error
                throw res
            }
            // Fetch the response
            const result = await res.json();
            setUser(result.user);
            console.log(result)
        } catch (error: any) {
            setError(true)
            setStatus(error.status)
        }
    }

Make sure to put credentials: ‘include’ in the headers to include cookies upon request.

To test, run the app and look into the Application tab of the browser.

// React
npm run dev

// Express
npm start

Under Application tab, go to cookies and you can see the two cookies that the server generated.

Token is good for 15 mins, and after that the user will need to reauthenticate.

With this, you have the potential prevention of XSS (Cross-Site Scripting) and Token Sidejacking into your application. This might not guarantee a full protection but it reduces the risks by setting the cookie based on the OWASP Cheat sheet.

res.cookie('__Secure_Fgp', userFingerprint, {
    httpOnly: true,
    secure: true,  // Send only over HTTPS
    sameSite: 'Strict',  // Prevent cross-site request
    maxAge: 15 * 60 * 1000
});

How about Cross-Site Request Forgery (CSRF) prevention?

For the CSRF, we are going to tweak a few things on our server side using this:

const csrf = require('csurf');
const csrfProtection = csrf({ cookie: true });

then we’ll add it to the middleware

// MIDDLEWARES ======================================================
// Middleware to parse JSON bodies and Cookies
app.use(express.json());
app.use(cookieParser());
// Middleware to parse URL-encoded bodies (as sent by HTML forms)
app.use(express.urlencoded({ extended: true }));

// Middleware to apply CORS
const corsOptions = {
    origin: 'http://localhost:5173',  // Your React app's URL
    credentials: true  // Allow credentials (cookies, authorization headers)
};
app.use(cors(corsOptions));

// Middleware to apply csrf protection
app.use(csrfProtection);

Create a CSRF Token API

For this we’ll need an API that will generate a CSRF Token and passed it as a cookie to the front end.

app.get('/csrf-token', (req, res) => { // Generate a CSRF token
    res.cookie('XSRF-TOKEN', req.csrfToken(), { // Sends token as a cookie
        httpOnly: false,
        secure: true,
        sameSite: 'Strict'
    });
    res.json({ csrfToken: req.csrfToken() });
});

Take note that this csrfProtection will only apply to the POST, PUT, DELETE requests, anything that will allow user to manipulate sensitive data. So for this, we’ll just secure our login endpoint with CSRF.

// Login route to generate JWT and set fingerprint
app.post('/login', csrfProtection, (req, res) => {
    const { username, password } = req.body;

    // Mock data from the database
    const userId = crypto.randomUUID();
    const user = {
        'id': userId,
        'username': username,
        'password': password,
    }

    /*
    .
    . other code
    .
    */

Generate the CSRF Token in the front end

We need to make a GET request to the /csrf-token API and save the token in our local storage.

// App.tsx
  useEffect(() => {
    const fetchCSRFToken = async () => {
      const res = await fetch('http://localhost:3000/csrf-token', {
        method: 'GET',
        credentials: 'include'  // Send cookies with the request
      });
      const data = await res.json();
      localStorage.setItem('csrfToken', data.csrfToken);
      setCsrfToken(data.csrfToken)
    };

    fetchCSRFToken();
  }, [])

I know, I know… we just talked about the security risk of putting tokens in a local storage. Since there are many ways to mitigate such attacks, common solution would be to refresh this token or just store it in the state variable. For now, we are going to store it in the local storage.

This will run when the component loads. everytime the user visits the App.tsx, it will generate a new CSRF Token.

Now since our /login API is protected with CSRF, we must include the CSRF-Token in the headers upon logging in.

  const onSubmit = async (values: z.infer<typeof formSchema>) => {
    console.log(values)
    try {
      const res = await fetch("http://localhost:3000/login", {
        method: 'POST', // Specify the HTTP method
        headers: {
          'Content-Type': 'application/json', // Set content type
          'CSRF-Token': csrfToken // adding the csrf token
        },
        credentials: 'include', // Include cookies in the request
        body: JSON.stringify(values), // Send the form data as JSON
      });
      if (!res.ok) {
        throw new Error(`Response status: ${res.status}`)
      }
      const result = await res.json();
      navigate("/page") // navigate to the page
      console.log(result);
    } catch (error) {
      console.error(error);
    }
  }

Now, when the App.tsx load, we can now see the Cookies in our browser.

The XSRF-TOKEN is our generated token from the server, while the _csrf is the token generated by the csrfProtection = csrf({ cookie: true });

Here is the full code of the application.
https://github.com/Kurt-Chan/session-auth-practice

Conclusion

This might not give a full protection to your app but it reduce the risks of XSS and CSRF attacks in your website. To be honest, I am new to this integrations and still learning more and more about this.

If you have questions, feel free to ask!

THANK YOU FOR READING!

Ce qui précède est le contenu détaillé de. pour plus d'informations, suivez d'autres articles connexes sur le site Web de PHP en chinois!