在数字化航空旅行时代，乘客姓名记录（PNR）系统承载着数百万旅客的敏感个人信息。然而，近期对 Avelo 航空 PNR 系统的逆向工程分析揭示了一个令人震惊的安全现实：看似复杂的预订系统背后，可能隐藏着致命的安全架构缺陷。本文通过深入分析实际漏洞案例，构建一套针对航空 PNR 系统的自动化安全审计框架，为安全工程师提供可操作的安全检测与加固方案。
漏洞解剖：单因素认证的致命缺陷
航空 PNR 系统的标准安全模型通常采用双因素验证：确认码（通常为 6 位字母数字组合）加上乘客姓氏。这种组合在理论上提供了足够的安全性，因为确认码空间（约 2.18 亿种组合）与无限可能的姓氏组合形成了天文数字般的搜索空间。
然而，Avelo 航空的实际实现打破了这一安全假设。其 API 端点https://www.aveloair.com/payment/services/reservation/{code}仅依赖确认码进行身份验证，完全省略了姓氏验证环节。正如安全研究员 Alex Schapiro 在其报告中指出的："如果姓氏检查缺失，攻击者需要猜测的整个密钥空间就只剩下确认码。"
这种单因素认证的简化带来了灾难性的安全后果。确认码空间 36^6 = 2,176,782,336 种组合，在现代计算能力面前已不再安全。通过简单的数学计算可以得出攻击时间线：
- 1,000 请求 / 秒：约 25 天可枚举全部组合
- 10,000 请求 / 秒：约 2.5 天
- 100,000 请求 / 秒：仅需约 6 小时
更令人担忧的是，攻击者无需完成全部枚举。根据 Avelo 航空约 800 万张售出机票的估算，命中率约为 1/270，这意味着攻击者在数秒内就能开始获取有效的乘客个人信息。
安全架构的连锁失效
单因素认证只是安全漏洞链的第一环。深入分析发现，Avelo 航空 PNR 系统存在多重安全架构缺陷：
1. 速率限制完全缺失
API 端点没有任何形式的请求频率限制，使得暴力破解攻击变得异常简单。攻击者可以无限制地发送请求，无需担心 IP 封锁或账户锁定机制。
2. 会话管理缺陷
系统使用的会话 cookie 未绑定到特定预订。这意味着一旦攻击者获得有效的会话，就可以使用同一 cookie 访问其他乘客的预订信息，进一步降低了攻击门槛。
3. API 端点直接暴露敏感数据
PNR API 直接返回完整的预订信息，包括：
- 乘客个人身份信息（PII）
- 政府 ID 号码（如 Known Traveler Number）
- 部分支付卡信息
- 行程详细信息
这种数据暴露模式违反了最小权限原则，API 应仅返回必要的信息，而非完整的预订记录。
自动化安全审计框架构建
基于上述漏洞分析，我们构建了一套针对航空 PNR 系统的自动化安全审计框架。该框架包含四个核心模块：
模块一：API 端点发现与映射
# 伪代码示例：API端点发现
def discover_pnr_endpoints(airline_domain):
endpoints = []
# 1. 静态分析JavaScript文件
js_endpoints = analyze_js_files(airline_domain)
# 2. 网络流量监控
traffic_endpoints = monitor_network_traffic()
# 3. 常见路径枚举
common_paths = ["/reservation/", "/booking/", "/pnr/", "/api/reservation"]
for path in common_paths:
test_url = f"https://{airline_domain}{path}{test_code}"
if validate_endpoint(test_url):
endpoints.append(test_url)
return endpoints
模块二：认证机制测试
认证测试需要验证以下安全控制：
- 双因素验证检查：确认是否同时需要确认码和姓氏
- 会话绑定验证：测试会话 cookie 是否绑定到特定预订
- 令牌有效期检查：验证确认码的有效期和重用策略
关键检测参数：
- 认证因素数量：必须≥2
- 会话隔离：必须实现预订级隔离
- 错误响应：认证失败应返回通用错误信息，避免信息泄露
模块三：速率限制与暴力破解防护
速率限制检测框架需要模拟不同攻击场景：
def test_rate_limiting(endpoint, test_codes):
results = {
"requests_per_second": [],
"block_threshold": None,
"block_duration": None,
"ip_rotation_effectiveness": None
}
# 测试不同请求频率
for rps in [10, 100, 1000, 10000]:
success_rate = simulate_attack(endpoint, test_codes, rps, duration=60)
results["requests_per_second"].append({
"rps": rps,
"success_rate": success_rate,
"blocked": success_rate == 0
})
return results
安全阈值建议：
- 基础速率限制：≤10 请求 / 分钟 / IP
- 异常检测：连续失败尝试≥5 次触发警报
- 渐进式封锁：根据攻击模式动态调整封锁策略
模块四：数据暴露评估
数据暴露评估需要检查 API 响应中的敏感字段：
- PII 数据：姓名、邮箱、电话、地址
- 政府 ID：护照号、Known Traveler Number
- 支付信息：卡号后四位、过期日期
- 行程信息：完整行程、座位分配
评估标准：
- 数据最小化：仅返回必要信息
- 敏感字段脱敏：支付信息应部分隐藏
- 访问日志：所有数据访问必须记录
可落地的修复方案
针对发现的漏洞，我们提出以下具体修复方案：
1. 强化认证机制
- 实施强制双因素认证：确认码 + 姓氏的验证必须服务器端强制执行
- 引入 CAPTCHA：在多次失败尝试后要求人机验证
- 实施令牌时效性：确认码设置有效期（如 72 小时）
2. 多层速率限制策略
rate_limiting_config:
ip_based:
requests_per_minute: 10
burst_capacity: 20
block_duration: 3600 # 1小时
user_based:
failed_attempts: 5
lockout_duration: 900 # 15分钟
adaptive:
anomaly_threshold: 3
escalation_factor: 2
3. 会话安全加固
- 预订绑定会话：会话 token 必须与特定预订 ID 绑定
- 短期会话有效期：会话最长有效期不超过 24 小时
- 地理位置验证：异常地理位置访问触发重新认证
4. 数据保护增强
- 字段级权限控制：基于用户角色控制数据字段访问
- 动态数据脱敏：敏感字段根据上下文动态隐藏
- 访问审计追踪：完整记录所有数据访问请求
监控与响应框架
安全加固需要配套的监控体系：
实时监控指标
- 认证失败率：阈值≥5% 触发警报
- 异常请求模式：同一 IP 短时间内大量不同确认码请求
- 数据访问模式：异常时间段或地理位置的批量数据访问
自动化响应流程
def security_response_workflow(event):
if event.type == "brute_force_attempt":
# 1. 立即封锁攻击IP
block_ip(event.source_ip, duration="24h")
# 2. 通知安全团队
notify_security_team(event)
# 3. 增强监控
increase_monitoring_level(event.target_endpoint)
# 4. 触发调查
initiate_forensic_investigation(event)
行业最佳实践建议
基于 ICAO 的 API 指南和 PNR 报告标准，结合实际漏洞分析，我们提出以下行业最佳实践：
1. 架构设计原则
- 防御深度：实施多层安全控制，单一控制失效不导致系统沦陷
- 最小权限：API 仅返回必要数据，实施字段级访问控制
- 零信任：所有请求必须验证，无论来源
2. 技术实施标准
- API 安全标准：遵循 OAuth 2.0 或类似标准
- 加密传输：强制 TLS 1.3，实施证书钉扎
- 输入验证：严格的输入验证和输出编码
3. 运营安全要求
- 定期安全审计：每季度执行自动化安全测试
- 渗透测试：每年至少一次全面渗透测试
- 漏洞管理：建立漏洞披露和响应流程
结论
航空 PNR 系统的安全不仅关乎技术实现，更涉及数百万乘客的隐私和安全。通过逆向工程分析实际漏洞，我们揭示了单因素认证、缺失速率限制和会话管理缺陷等关键安全问题。构建的自动化安全审计框架为航空公司和安全团队提供了可操作的安全检测工具。
安全是一个持续的过程，而非一次性的项目。航空业必须将安全融入系统设计和运营的每个环节，从架构设计到日常监控，从技术实施到人员培训。只有这样，才能在数字化时代真正保护乘客的隐私和安全，维护航空旅行的信任基础。
资料来源：
- Alex Schapiro, "Brute-Forceable Airline Reservation API Left Millions of Passenger Records Vulnerable", 2025 年 11 月 20 日
- 国际民用航空组织（ICAO），"API 指南和 PNR 报告标准"