如何创建和使用nonce

Question

我正在运行一个网站，并且有一个评分系统可以为您提供玩游戏次数的积分。它使用散列来证明http请求的完整性，因此用户无法改变任何内容，但是我担心可能会发生，有人发现他们不需要改变它，他们只需要获得高分，并复制http请求，标题和所有。以前我被禁止防止这种攻击，因为它被认为是不可能的。但是，既然已经发生了，我可以。http请求源自Flash游戏，然后由php验证并且php将其输入数据库。我很确定nonce会解决这个问题，但我不确定如何实现它们。设置nonce系统的常用且安全的方法是什么？

Answer 1

它实际上很容易......有一些库可以帮到你：

PHP Nonce库

OpenID Nonce库

或者如果你想自己编写，那很简单。使用WikiPedia页面作为跳出点，在伪代码中：

在服务器端，您需要两个客户端可调用函数

getNonce() {

    $id = Identify Request //(either by username, session, or something)

    $nonce = hash('sha512', makeRandomString());

    storeNonce($id, $nonce);

    return $nonce to client;

}

verifyNonce($data, $cnonce, $hash) {

    $id = Identify Request

    $nonce = getNonce($id);  // Fetch the nonce from the last request

    removeNonce($id, $nonce); //Remove the nonce from being used again!

    $testHash = hash('sha512',$nonce . $cnonce . $data);

    return $testHash == $hash;

}

在客户端：

sendData($data) {

    $nonce = getNonceFromServer();

    $cnonce = hash('sha512', makeRandomString());

    $hash = hash('sha512', $nonce . $cnonce . $data);

    $args = array('data' => $data, 'cnonce' => $cnonce, 'hash' => $hash);

    sendDataToClient($args);

}

该函数makeRandomString实际上只需要返回一个随机数或字符串。随机性越好，安全性越好......还要注意，由于它被直接输入到散列函数中，因此实现细节与请求请求无关。客户端的版本和服务器的版本不需要匹配。实际上，需要匹配100％的唯一位是用于hash('sha512', $nonce . $cnonce . $data);... 的哈希函数。这是一个合理安全makeRandomString函数的例子......

function makeRandomString($bits = 256) {

    $bytes = ceil($bits / 8);

    $return = '';

    for ($i = 0; $i < $bytes; $i++) {

        $return .= chr(mt_rand(0, 255));

    }

    return $return;

}

它实际上很容易......有一些库可以帮到你：

PHP Nonce库

OpenID Nonce库

或者如果你想自己编写，那很简单。使用WikiPedia页面作为跳出点，在伪代码中：

在服务器端，您需要两个客户端可调用函数

getNonce() {

    $id = Identify Request //(either by username, session, or something)

    $nonce = hash('sha512', makeRandomString());

    storeNonce($id, $nonce);

    return $nonce to client;

}

verifyNonce($data, $cnonce, $hash) {

    $id = Identify Request

    $nonce = getNonce($id);  // Fetch the nonce from the last request

    removeNonce($id, $nonce); //Remove the nonce from being used again!

    $testHash = hash('sha512',$nonce . $cnonce . $data);

    return $testHash == $hash;

}

在客户端：

sendData($data) {

    $nonce = getNonceFromServer();

    $cnonce = hash('sha512', makeRandomString());

    $hash = hash('sha512', $nonce . $cnonce . $data);

    $args = array('data' => $data, 'cnonce' => $cnonce, 'hash' => $hash);

    sendDataToClient($args);

}

该函数makeRandomString实际上只需要返回一个随机数或字符串。随机性越好，安全性越好......还要注意，由于它被直接输入到散列函数中，因此实现细节与请求请求无关。客户端的版本和服务器的版本不需要匹配。实际上，需要匹配100％的唯一位是用于hash('sha512', $nonce . $cnonce . $data);... 的哈希函数。这是一个合理安全makeRandomString函数的例子......

function makeRandomString($bits = 256) {

    $bytes = ceil($bits / 8);

    $return = '';

    for ($i = 0; $i < $bytes; $i++) {

        $return .= chr(mt_rand(0, 255));

    }

    return $return;

}

Answer 2

Nonce是一种蠕虫。

不，实际上，几个CAESAR条目的动机之一是设计一个经过验证的加密方案，最好是基于流密码，它可以抵抗随机数重用。（例如，重复使用带有AES-CTR的随机数，会破坏您的信息的机密性，使第一年编程学生可以解密它。）

有六种主要的思想流派：

在对称密钥加密中：使用增加的计数器，同时注意永远不要重复使用它。（这也意味着为发送方和接收方使用单独的计数器。）这需要有状态编程（即将nonce存储在某处，因此每个请求都不会从那里开始1）。

有状态随机的随机数。生成随机nonce，然后记住它以便稍后验证。这是用于击败CSRF攻击的策略，这听起来更接近于此处的要求。

大型无状态随机nonce。给定一个安全的随机数生成器，您几乎可以保证在您的生命中不会重复两次nonce。这是NaCl用于加密的策略。

因此，考虑到这一点，要问的主要问题是：

上述哪种思想与您试图解决的问题最相关？

你是如何产生现时的？

你是如何验证nonce的？

生成一个随机数

对任何随机随机数的问题2的答案是使用CSPRNG。对于PHP项目，这意味着以下之一：

random_bytes() 适用于PHP 7+项目

paragonie / random_compat，PHP 5 polyfill forrandom_bytes()

ircmaxell / RandomLib，这是一个瑞士军刀的随机性工具，大多数处理随机性的项目（例如冷杉密码重置）应该考虑使用而不是自己滚动

这两个在道德上是等价的：

$factory = new RandomLib\Factory;

$generator = $factory->getMediumStrengthGenerator();

$_SESSION['nonce'] [] = $generator->generate(32);

和

$_SESSION['nonce'] []= random_bytes(32);

验证随机数

有状态

有状态的nonce很容易推荐：

$found = array_search($nonce, $_SESSION['nonces']);

if (!$found) {

    throw new Exception("Nonce not found! Handle this or the app crashes");

}

// Yay, now delete it.

unset($_SESSION['nonce'][$found]);

随意替换array_search()数据库或memcached查找等。

无国籍（这里是龙）

这是一个难以解决的问题：您需要一些方法来防止重放攻击，但是您的服务器在每次HTTP请求后都有完全失忆。

唯一合理的解决方案是验证到期日期/时间，以最大限度地减少重放攻击的有用性。例如：

// Generating a message bearing a nonce

$nonce = random_bytes(32);

$expires = new DateTime('now')

    ->add(new DateInterval('PT01H'));

$message = json_encode([

    'nonce' => base64_encode($nonce),

    'expires' => $expires->format('Y-m-d\TH:i:s')

]);

$publishThis = base64_encode(

    hash_hmac('sha256', $message, $authenticationKey, true) . $message

);

// Validating a message and retrieving the nonce

$decoded = base64_decode($input);

if ($decoded === false) {

    throw new Exception("Encoding error");

}

$mac = mb_substr($decoded, 0, 32, '8bit'); // stored

$message = mb_substr($decoded, 32, null, '8bit');

$calc = hash_hmac('sha256', $message, $authenticationKey, true); // calcuated

if (!hash_equals($calc, $mac)) {

    throw new Exception("Invalid MAC");

}

$message = json_decode($message);

$currTime = new DateTime('NOW');

$expireTime = new DateTime($message->expires);

if ($currTime > $expireTime) {

    throw new Exception("Expired token");

}

$nonce = $message->nonce; // Valid (for one hour)

细心的观察者会注意到这基本上是JSON Web令牌的非标准兼容变体。