webgame中常见安全问题、防御方式与挽救措施
十月一的假期间,在知乎上看到一个问题《网页游戏都有哪些安全问题?》,我是一个网页游戏开发者,对这个问题非常感兴趣,印象比较深刻。当时是在游玩,也没时间细看这个问题。后来,在微博上,有一位朋友的转发,又让我看到这个问题,冥冥中,有种想回答的冲动。上周六时,研发部门内部周会时,听到其他项目组的一个整型溢出问题,导致刷钱的bug,又让我想起这个问题,更加坚定我要回答这个问题的决心,总结一下这项目中,所有经历过的webgame安全问题的经验,以加固当前项目安全壁垒,避免损失。亦可分享给其他做webgame研发的朋友,做交流探讨。
知乎中的原问题是『网页游戏都有哪些安全问题?』,我觉得不妥,我给改成了『网页游戏都有哪些安全问题?如何做得更安全?』,同时,问题也从『大家来研究探讨一下,网页游戏攻防技术。必定,这个话题很敏感。目前,网页游戏已经很多了,会不会被黑产盯上?网页游戏会不会被黑,数据库会不会被拖库』改成了『大家来研究探讨一下,网页游戏攻防技术。必定,这个话题很敏感。目前,网页游戏已经很多了,会不会被黑产盯上?网页游戏会不会被入侵?入侵方式有哪些?如何做好网页游戏的入侵防御?挽救措施有哪些?如何才能最小化减少厂商损失?入侵方式有哪些?如何做好网页游戏的入侵防御?挽救措施有哪些?如何才能最小化减少厂商损失?』,更改的理由是『本文原提问者开篇提到「大家来研究探讨一下,网页游戏攻防技术。」,那么应该不光提到如何入侵,更应该提到如何防御,应该细心描述漏洞形成原理,规避方式,以提高研发者技能水平;应该详细讲解安全事件发生后,如何最小化减少厂商损失,减少用户损失,保护游戏平衡。』,幸运的是,这个修改,被知乎通过了。对此,表示感谢。
在后来阅读这篇提问以及回答时,已经有几位网友回答了,多数是站在安全工作者角度上回答了这个问题。在这篇日志里,我将以webgame研发者角度,切合游戏业务模块逻辑,从业务需求,数据库设计,程序编写,操作方式上来讲解漏洞形成原理,规避方案,也欢迎大家讨论。
登录认证
近几年,网页游戏几乎都是以联运方式运营,意味着游戏服务器本身不保存用户密码,用户登录在平台,通过平台跟游戏服务器的接口对接登录。接口做加密认证。故webgame的帐号密码安全问题,这里不提了。但登录认证的hash字符串安全,也还是要注意的。比如登录hash字符串的生效时间,hash字符串的加密参数来源,比如包括用户名、登录IP,浏览器user-agent等数据,以防止改hash被泄漏了,也是很难通过服务器的验证。
游戏充值
webgame的游戏充值流程,跟普通网页充值流程一致,没有特殊的地方,其不同点就是跟其他众多平台做联合运营时,势必要每个公司做接口对接,且接口规范各式各样,且游戏厂商没有话语权,必须按照他们的接口规范来,这实在棘手。腾讯的充值接口的验证方式,安全性做的较为突出,大约代码:
// 返回参数列表 $signKey = array('openid','appid','ts','payitem','token','billno','version','zoneid','providetype','amt','payamt_coins','pubacct_payamt_coins'); $sign = array(); //从GET参数中,对比找出上面参数的值 foreach($signKey as $key ) { if (isset($data[$key])) { $sign[$key] = $data[$key]; //只有 GET里有的参数,才参与sig的计算 } } ######开始生成签名############ //1: URL编码 URI $url = rawurlencode($url); //2:按照key进行字典升序排列 ksort($sign); //3: &拼接,并URL编码 $arrQuery = array(); foreach ($sign as $key => $val ) { $arrQuery[] = $key . '=' . str_replace('-','%2D',$val); } $query_string = join('&', $arrQuery); //4 以POST方式拼接 1、3 以及URL $src = 'GET&'.$url.'&'.rawurlencode($query_string); // ## 构造密钥 $key = $this->config->get('qq_appkey').'&'; //### 生成签名 $sig = base64_encode(hash_hmac("sha1", $src, strtr($key, '-_', '+/'), true)); if ( $sig != $data['sig'] ) { $return['ret'] = 4; $return['msg'] = '请求参数错误:(sig)'; $this->output->set(json_encode($return)); return ; }
在此基础上,还可以做的严谨点:
增加随机参数名、参数值。随机参数名、参数值由联运方随机生成,按照参数名的字符串所属ASCII码顺序排序,参数名、参数值均参与sign的计算,增加暴力破解密钥(app key)难度。
增加回调验证订单号,金额信息。游戏充值服务器接收到充值请求时,反向到该平台回调接口,确认此笔订单有效性,以防止加密密钥泄漏的问题。
远程文件引入
在网页游戏的研发中,多数都是使用框架来做,即使用REQUEST来的参数,作为请求文件名的一部分,来使用,那么很容易形成远程文件引入的漏洞。在我们之前的游戏中,曾出现过一例这样的漏洞问题。
// Load the local application controller // Note: The Router class automatically validates the controller path. If this include fails it // means that the default controller in the Routes.php file is not resolving to something valid. if ( ! file_exists(APPROOT.'controllers/'.load('Router')->getDirectory().load('Router')->getClass().EXT)) { load('Errors')->show404('Unable to load your default controller. Please make sure the controller specified in your Routes.php file is valid.'); } include(APPROOT.'controllers/'.load('Router')->getDirectory().load('Router')->getClass().EXT); load('Benchmark')->mark('load_basic_class_time_end');
从代码以及案例图中,可以看到对于REQUEST的参数没有过滤处理,直接作为文件名来include引入的,故导致这种问题,类似上页图中QQ群网站的漏洞。若PHP version < 5.3.4 ,还会发生Null(%00) 截断的问题,带来更大的安全问题。在我们新的项目中,我们更改了实现方式,我们游戏所有接口都会走gateway,gateway里,对控制器名做类名规范的检测处理,再在指定几个目录下做autoload加载文件,且还会对REQUEST的类名、方法用ReflectionClass反射类的处理,检测到类、方法、参数是否合法。一来避免『远程文件引入』漏洞问题,二来便于前后端联调时,抛出更详细的异常,方便调试。下面为参考代码:
require_once CONFIG_PATH . "/auto.php"; spl_autoload_register("__autoload"); …… //默认消息格式 $view->clear(); $view->error(MLanguages::COM__INVALID_REQUST); $msg = new Afx_Amf_plugins_AcknowledgeMessage($val->data[0]->$messageIdField); $msg->setBody($view->get()); $message->data = $msg; … $a = new Yaf_Request_Simple(); $a->setControllerName($method[0]); $a->setActionName($method[1]); $objC = new ReflectionClass($method[0]."Controller"); $arrParamenter = $objC->getMethod($method[1]."Action")->getParameters(); $arrRequest = isset($val->data[0]->body[0]) ? (array)$val->data[0]->body[0] : array(); $bCanCall = true; foreach ($arrParamenter as $objParam) { $parm = $objParam->getName(); $bIsOption = $objParam->isOptional(); //是否为可选参数 if (isset($arrRequest[$parm])) { $a->setParam($parm , $arrRequest[$parm]); } elseif ($objParam->isOptional()) { //可选参数 } else { $bCanCall = false; } } if ($bCanCall) { $rp = $app->getDispatcher()->dispatch($a); $msg = new Afx_Amf_plugins_AcknowledgeMessage($val->data[0]->$messageIdField); $msg->setBody($view->get()); $message->data = $msg; }
SQL 注入
SQL注入原理、方式,跟普通web应用一样,没什么特别的,在使用REQUEST来的参数时,过滤处理即可。可能在消息格式,以及注入操作简便上,会蒙蔽研发人员的眼睛,被忽略掉了。比如我们项目的AMF消息格式,在前端界面没出来之前,我们后端程序员一般使用Pinta来模拟操作,调试程序。前端界面出来之后,会使用Charles proxy来捕捉http请求。在这些过程中,请求接口、参数的构造,没有普通web那么简单。研发人员也容易忽略对请求参数的过滤,故很容易形成这种问题。形成原理见:《WEB开发安全与运维安全浅见》,防御方式做过滤处理,或SQL预编译。
为了提高游戏服务器的吞吐能力,网页游戏的架构也是一直在演变的。在之前以Mysql作为数据存储的webgame架构中,其他节点都是可以水平扩展,或者说依赖简单粗暴的增加服务器来解决,单单作为唯一数据存储中心,不能这么做。为此,很多webgame的数据存储改用Nosql来代替,甚至java、C/C++的游戏数据,直接在内存中操作,游戏关服时,才写入到DB中。故SQL注入的问题,也会越来越少。
通讯协议与消息格式
网页游戏虽然名字叫网页游戏,但通讯协议并非全是http,也有很多使用socket,以及http+socket并用的做法。我们是http协议+amf消息格式,以及socket并用来实现。在http与https的取舍上,我们考虑到ssl的启用后,大量的ssl解密加密运算,势必会增加服务器大量的CPU计算压力。而传输的内容,多数是游戏业务的操作,响应,是能接受被监听嗅探的行为的(认证信息除外)。站在安全角度,这不能理解。但站在产品角度,考虑一下 投入产出,然后选择http通讯,也是可以理解的。socket在我们游戏中,除了在聊天应用上使用外,在一些组队、帮派战之类需要多个玩家之间同步数据信息时,我们也会使用socket来推送数据。在使用socket作为所有业务传输的协议时,协议格式一般都是开源协议,比如msgpack、protobuf之类,或者自定义的协议。使用自定义协议时,务必检测整个消息包的每一个参数,类型范围,避免个别超大数值、边界数值出现,导致主程序内存越界,以至于服务宕机,无法正常服务的情况发生。
金币复制-整型溢出
上周周六开周会时,听到其他项目组的一个关于整型溢出导致产生刷金币的问题。在这里,我抽象该案例,分享一下。商城出售开启背包格子的所需道具『梧桐木』。在游戏中,用户包裹格子数量一般都会作为一个收费点,一款游戏的格子大约为每行7格子,一共8行这样。比如前面3行是默认开放的,第4行是收费的,而且第一个格子所需品梧桐木的价格1个银子,第二个梧桐木是2个银子,第三个是4个银子。依次类推,意味着这些梧桐木的价格总和其实就是一个第一项为1,公比为2,项为35的等比数列。 当用户选择购买梧桐木数量大于31时,比如32-36中这些数字时,这些等比数列的和就是大于2147483647。(只是举例,实际上不会以这样的价格出售物品)
在java中,4字节的存放int型变量的范围是-2147483648至2147483647。在java、c的有符号int型中存储时,数的最高位描述符号位,4字节共32位,除去最高位的符号位,剩下31位,每个位上能表示2个数字,4字节的有符号的整数表示范围为:负整数2^31个,范围为『-1至-2147483648』;正整数2^31个,范围为『2147483647至1』。 比如下图(注意十进制数字跟二进制表示的变化顺序):
当开启格子数字为大于31时,比如32,那么所需费用就是2147483647个银两,再买点其他物品,凑成超过2147483647的数字,比如又买了3个银子的其他道具,总共花费2147483650个银子,在4字节的有符号int中表示出来的结果,变成符号位为1,即负整数。数值位为0000000 00000000 00000000 00000010,也就是10000000 00000000 00000000 00000010,对应十进制的-2147483646。程序逻辑上,再判断现有银两是否足够支付此笔花费时,是通过的。当使用当前余额减去这笔花费时,将变成减去一个负数,那么实际上就是加上一个正整数。变成了自己银两账户余额的增长。而余额字段类型是long,则正确的存储了这些余额,溢出漏洞被利用。在C中,使用无符号的数值类型,即可完成数值类型溢出刷钱的行为,但在java中,好像没有无符号的类型。这也可以先确定所有参与计算的数值必须为正整数作为必要条件(游戏业务特性,游戏内所有数字,肯定全为正整数,甚至都不包括零),先做大小判断,再做正正相加,不能得负;负负相加,不能得正。来判断是否发生了溢出问题。在PHP中,不用担心溢出问题。
金币复制-并发请求
Rpg类型的网页游戏中,多数都有道具出售的功能,直接卖到商店,以及道具材料从商店买入功能。当玩家同时针对买入、卖出两个操作,瞬间大量并发请求时,在服务器的处理逻辑一般有分别的两个进程处理,共享数据分别数据库中的对应账户余额表,如下图:
//卖出 // startTrans $iBalance = $obj->getBalance('user1'); //余额50 //UPDATE `role_gold` SET gold = 150 WHERE role_id = 1 if(!$obj->setBalance('user1',$iBalance + 100)) { //rollback } //扣除物品 if (!$obj->delItems($items)) { //rollback } //commit //买入 // startTrans $iBalance = $obj->getBalance('user1'); //余额50 //UPDATE `role_gold` SET gold = 0 WHERE role_id = 1 if(!$obj->setBalance('user1',$iBalance - 50)) { //rollback } //发放物品 if (!$obj->addItems($items)) { //rollback } //commit
卖出请求的处理进程为1,买入请求的处理进程为2。在进程1还没将结果写入到DB时,进程2也从DB读取到余额为50。这是,两个进程拿到的余额信息都是50。进程1按照逻辑代码,计算出剩余余额是150;进程2计算出的剩余余额是0。最后,不管那个进程最后写入余额,都是错误的结果。(注:这里的代码逻辑操作,跟mysql事务无任何关系,事务只能保证单个进程的事务范围内多条语句都正确执行,或回滚。比如能保证扣钱成功,且物品删除掉的两个语句都正确执行。能保证其中之一的语句执行失败时,都正确回滚。)
其实,在事物开启时候,SELECT语句是否可以取到最新的数据,或者是否需要等待锁释放,取决于MYSQL的事务隔离级别。在MYSQL的事务隔离级别中,有一下几种隔离级别:
READ-UNCOMMITTED(读取未提交内容)级别
READ-COMMITTED(读取提交内容
REPEATABLE-READ(可重读)
SERIERLIZED(可串行化)
对于READ-UNCOMMITTED,可以读取其他事务中未提交的数据,而且据说性能还高不到哪里去,几乎没有在实际应用中使用;对于READ-COMMITTED,在同一事务中,会因为其他事务随时可能有新的commit,导致同一select可能返回不同结果。这个也不适合游戏业务;再说第四个SERIERLIZED,只要事务开启,所有其他查询,均排队等待该事务提交之后,对于上面提到的卖出买入情况,第二个事务的SELECT操作,不会立刻返回,会处于锁等待状态,一直到前一个事务结束。这个隔离级别,虽然能避免上面的问题,但性能较差,一般不会去使用。而REPEATABLE-READ隔离级别,也是mysql默认的隔离级别,从功能上,比较符合游戏业务需要,也应该是广大webgame架构中mysql的默认隔离级别。
对于这个问题,你可能很快就给出解决办法,把UPDATE语句改为UPDATE `role_gold` SET gold = gold + 100 WHERE role_id = 1或者UPDATE `role_gold` SET gold = 150 WHERE role_id = 1 AND gold = 100来解决,但这种多个事务同时操作修改多个表的多条记录时,还容易引发死锁问题,比如《webgame中Mysql Deadlock ERROR 1213 (40001)错误的排查历程》。而且,当条件为跨表内数据是否存在,或者另外条件不在MYSQL中,而在其他网络接口的响应中时,如何做呢?
金币复制--逻辑漏洞
引用DNF的漏洞新闻 《利用网游漏洞狂刷游戏币赚钱 玩家自曝3天赚17万》
玩家曝出刷币漏洞 一个游戏道具可刷400人民币
该漏洞到底是什么?原来游戏中“云幂袖珍罐”这个道具,可以开出2件一样的游戏装备,还有极少几率开出游戏币,开出的装备不值钱,但如果开出金币了,则分为5000万、8000万以及1亿游戏币。而1亿游戏币,按正常市场行情,可在交易网上卖400多元人民币。据玩家称,在游戏中,角色的装备是需要用包裹来存放的,不过目前角色的包裹最多只有48格,也就是只能存放最多48件装备。漏洞就是利用包裹的有限空间,存放47件装备(存放满了又无法开罐子),只留下一格空位,而在开“云幂袖珍罐”出装备时,就会因包裹空间不足,而导致开罐失败,而罐子还存在。玩家继续开罐,直到出现金币,但金币不会占据包裹的空间,因此开罐成功,然后罐子消失。发现这个漏洞后,部分玩家狂刷游戏币,然后马上在第三方交易平台出售游戏币,兑换成现金。
这种问题,都是研发人员逻辑不严谨导致,这种问题,也较难发现。规避方式可以依赖下面提到的『运营数据监控』。
道具复制--背包整理
跟上面的卖出、买入一样,同时穿装备、整理包裹。在设计时,可能会将身上装备设计在装备表中;将不在身上的装备,设计到背包表中。当同时进行穿装备跟整理包裹的请求并发时,也会发生跟上面卖出,买入的情况,线程1读取DB,发现包裹里有这装备,然后准备删除背包表的这条记录,当准备写入到装备表时,另外一个整理包裹请求的线程来了,读取了整个背包表,进行道具的合并、排序。这时,之前的线程将这个装备写入到装备表,并删除了背包表里的数据,并提交事务。这个穿装备的所有操作都是合理、正常,且正确执行的。但另外一个整理背包的线程读取了之前的背包表里的数据,包括那件被穿上的装备。在游戏中,整理背包需要对可堆叠道具做堆叠操作的,意味着需要合并多个道具,删除部分道具。这意味着这里的操作,当前cgi线程的内存中的数据,将都会以覆盖的形式,写入到DB中,那么意味着,之前被穿到身上的那件装备,也会重新被写入到背包中。那就变成两张表里出现了两个相同唯一ID的相同属性的道具。玩家就可以把背包中的这个道具出售给其他玩家。
在java或者C之类程序中,数据放内存中的游戏,也会存在这个问题,除非做读锁,但读锁会带来锁等待,锁等待会导致线程被占用,阻塞后面请求的处理,堆积大量请求。导致系统负载升高,服务器繁忙,以至于无法响应。好了,大约理解道具复制的形成原因了吗?这个问题,我们从根本原因想想,问题到底出现在哪里?如何规避呢?细心的同学不难发现,对于穿装备的操作结果,会对下一个请求产生影响的,当前操作未得到服务端响应之前,服务端是不能处理下一个响应的。对此,我们做了响应处理锁--『用户并发请求锁』。
用户并发请求锁的实现,php中session以文件形式存储时,php会对session文件加锁,不释放(如果不特意执行session_write_close),知道当前响应完成。另外一个线程才可以正常读取,这简介的形成了单个用户的并发请求锁,但是,后面的进程一直处于等待状态,也会占用一个php-fpm进程,阻塞其他用户的正常请求对php线程的使用。为此,我们使用NOSQL的K-V形式结构,以user_name为key的形式,实现用户并发请求锁,第一个请求,生成这个k-v数据,后一个请求发现有这个key了,那么立刻抛出异常,结束响应,FLASH根据异常内容,提醒用户不要进行恶意操作。即不会发生并发请求,又不会阻塞请求处理。同时,在请求结束的析构函数里,对这个锁进行删除操作,不影响下一个正常请求。若因为程序异常,发生语法错误,导致析构函数没法执行,没有删除用户锁时,可以在生成锁的时候,设置过期时间,比如5秒,甚至2秒,利用nosql的过期机制,实现用户解锁,避免用户长时间无法正常游戏。
类CC攻击-多用户共享资源锁的timebomb
我们现在研发的项目,是以NOSQL Redis作为DB,来存储数据的,redis并没有成熟的事务处理机制,watch甚至算不上关系型数据库中的事务处理。对此,更需要对表进行加锁解锁。java之类语言的项目,很多都是直接操作内存的,更是需要资源锁,来解决并发问题,解决多个请求操作同一份数据的问题。公司有另外一个项目,出现过一次因为锁的颗粒度较大,带来的锁等待timebomb的问题,也导致了线程繁阻塞忙,请求堆积,系统负载上升,导致宕机的问题。这个项目的锁是针对所有用户的锁,每个用户的请求发来时,当前线程会对所有用户的数据加锁,直到响应完成,才释放掉。这么做,是为了解决因当前操作,会影响到其他用户数据,比如多人PK,多个玩家之间的交互。
当其他请求一并发来时,那么资源会立刻被锁住,直到上一个请求结束,才释放锁,那么其他线程都处于等待状态。用户基数小时,是看不出来锁带来的影响的,内存操作都比较快。当用户基数大时,或者说请求数增大时,后面的请求的等待时间会越来越长,超过webserver的等待时间,直接返回timeout,不能正常提供服务。
这种问题的发生,是因为锁的颗粒太大了,不应该将所有用户都锁住,最好细化到当前请求所影响到的单个用户,只锁住单个用户的数据。这样,才减少timebomb的发生。
其他
知乎里的朋友提到,很多webgame 的前端做了判断,而后端没做判断的问题,这种问题,实属不该存在。在我们的项目中,后端做的验证判断,远比前端多的多。有时候,为了界面上的动画表现,前端flash一般会在用户操作之后,立刻渲染,然后,再根据后端响应,决定是否继续做界面元素改动。比如脱装备,玩家操作时,会先渲染装备从角色面板,跳到背包里的动画,然后,再根据后端响应结果,决定是否回滚动画。这样,避免显得操作后,一定时间的反映迟钝假象,以提高用户体验。当然,后端是一定会做判断的,判断角色背包是否有空格之类。现在的webgame研发,一般都不会存在前端判断,而后端不判断的做法了。如果有,也应该是个别遗漏情况。
比如去年的time33算法的hash dos的问题,使用json消息格式的webgame一定要注意,php只是在接收请求时,做了最大数量的限制。但在json解码之后的数据中,是没有处理的。这里千万别忘记了。
运营数据异常监控
再完善的防御措施,都仍会有安全漏洞。适当的监控措施,也一定要有,监控等级、金币、游戏币、经验、珍贵物品的变化等等,一旦发现,立刻报警,在漏洞未扩散之前,第一时间去修复漏洞,以减少损失,维护游戏平衡。
日志系统
日志系统一定不能漏掉,所有操作,必须写入日志,当安全事件发生后,可以作为各种数据回滚,交易纠纷处理的可靠数据。也是作为数据监控的最准确的数据来源。
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- 作者:CFC4N 来源: 莿鸟栖草堂
- 标签: webgame 游戏、页游
- 发布时间:2013-10-17 12:20:06
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