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如何防止XSS攻击

这期内容当中小编将会给大家带来有关如何防止XSS攻击,文章内容丰富且以专业的角度为大家分析和叙述,阅读完这篇文章希望大家可以有所收获。

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前端安全    

随着互联网的高速发展,信息安全问题已经成为企业最为关注的焦点之一,而前端又是引发企业安全问题的高危据点。在移动互联网时代,前端人员除了传统的 XSS、CSRF 等安全问题之外,又时常遭遇网络劫持、非法调用 Hybrid API 等新型安全问题。当然,浏览器自身也在不断在进化和发展,不断引入 CSP、Same-Site Cookies 等新技术来增强安全性,但是仍存在很多潜在的威胁,这需要前端技术人员不断进行“查漏补缺”。

近几年,美团业务高速发展,前端随之面临很多安全挑战,因此积累了大量的实践经验。我们梳理了常见的前端安全问题以及对应的解决方案,将会做成一个系列,希望可以帮助前端人员在日常开发中不断预防和修复安全漏洞。

我们会讲解 XSS ,主要包括:

1.XSS 攻击的介绍

2.XSS 攻击的分类

3.XSS 攻击的预防和检测

4.XSS 攻击的总结

5.XSS 攻击案例

XSS 攻击的介绍

在开始本文之前,我们先提出一个问题,请判断以下两个说法是否正确:

1.XSS 防范是后端 RD(研发人员)的责任,后端 RD 应该在所有用户提交数据的接口,对敏感字符进行转义,才能进行下一步操作。

2.所有要插入到页面上的数据,都要通过一个敏感字符过滤函数的转义,过滤掉通用的敏感字符后,就可以插入到页面中。

如果你还不能确定答案,那么可以带着这些问题向下看,我们将逐步拆解问题。

XSS 漏洞的发生和修复

XSS 攻击是页面被注入了恶意的代码,为了更形象的介绍,我们用发生在小明同学身边的事例来进行说明。

一个案例

某天,公司需要一个搜索页面,根据 URL 参数决定关键词的内容。小明很快把页面写好并且上线。代码如下:

 < input   type = "text"   value = "<%= getParameter("  keyword ") %> ">
< button > 搜索
< div >
  您搜索的关键词是: < %=   getParameter (" keyword ") %>

然而,在上线后不久,小明就接到了安全组发来的一个神秘链接:

http://xxx/search?keyword=">

小明带着一种不祥的预感点开了这个链接 [请勿模仿,确认安全的链接才能点开] 。果然,页面中弹出了写着"XSS"的对话框。

可恶,中招了!小明眉头一皱,发现了其中的奥秘:

当浏览器请求 http://xxx/search?keyword="> 时,服务端会解析出请求参数 keyword,得到 ">,拼接到 HTML 中返回给浏览器。形成了如下的    HTML:

 < input   type = "text"   value = "" >  < script >  alert( 'XSS' );   ">
< button > 搜索
< div >
  您搜索的关键词是:"> < script >  alert( 'XSS' );  

浏览器无法分辨出 是恶意代码,因而将其执行。

这里不仅仅 div 的内容被注入了,而且 input 的 value 属性也被注入, alert 会弹出两次。

面对这种情况,我们应该如何进行防范呢?

其实,这只是浏览器把用户的输入当成了脚本进行了执行。那么只要告诉浏览器这段内容是文本就可以了。

聪明的小明很快找到解决方法,把这个漏洞修复:

 < input   type = "text"   value = "<%= escapeHTML(getParameter("  keyword ")) %> ">
< button > 搜索
< div >
  您搜索的关键词是: < %=   escapeHTML ( getParameter (" keyword ")) %>

escapeHTML() 按照如下规则进行转义:

|字符|转义后的字符|    
|-|-|    
|&|&amp;|    
|<|&lt;|    
|>|&gt;|    
|"|&quot;|    
|'|&#x27;|    
|/|&#x2F;|

经过了转义函数的处理后,最终浏览器接收到的响应为:

 < input   type = "text"   value = "&quot;&gt;&lt;script&gt;alert(&#x27;XSS&#x27;);&lt;&#x2F;script&gt;" >
< button > 搜索
< div >
  您搜索的关键词是:&quot;&gt;&lt;script&gt;alert(&#x27;XSS&#x27;);&lt;&#x2F;script&gt;

恶意代码都被转义,不再被浏览器执行,而且搜索词能够完美的在页面显示出来。

通过这个事件,小明学习到了如下知识:

通常页面中包含的用户输入内容都在固定的容器或者属性内,以文本的形式展示。

攻击者利用这些页面的用户输入片段,拼接特殊格式的字符串,突破原有位置的限制,形成了代码片段。

攻击者通过在目标网站上注入脚本,使之在用户的浏览器上运行,从而引发潜在风险。

通过 HTML 转义,可以防止 XSS 攻击。 [事情当然没有这么简单啦!请继续往下看] 。

注意特殊的 HTML 属性、JavaScript API

自从上次事件之后,小明会小心的把插入到页面中的数据进行转义。而且他还发现了大部分模板都带有的转义配置,让所有插入到页面中的数据都默认进行转义。这样就不怕不小心漏掉未转义的变量啦,于是小明的工作又渐渐变得轻松起来。

但是,作为导演的我,不可能让小明这么简单、开心地改 Bug 。

不久,小明又收到安全组的神秘链接:http://xxx/?redirect_to=javascript:alert('XSS')。小明不敢大意,赶忙点开页面。然而,页面并没有自动弹出万恶的“XSS”。

小明打开对应页面的源码,发现有以下内容:

 < a href = "<%= escapeHTML(getParameter("  redirect_to ")) %> ">跳转... 

这段代码,当攻击 URL 为 http://xxx/?redirect_to=javascript:alert('XSS'),服务端响应就成了:

 < a href = "javascript:alert(&#x27;XSS&#x27;)" > 跳转... 

虽然代码不会立即执行,但一旦用户点击 a 标签时,浏览器会就会弹出“XSS”。

可恶,又失策了…

在这里,用户的数据并没有在位置上突破我们的限制,仍然是正确的 href 属性。但其内容并不是我们所预期的类型。

原来不仅仅是特殊字符,连 javascript: 这样的字符串如果出现在特定的位置也会引发 XSS 攻击。

小明眉头一皱,想到了解决办法:

 // 禁止 URL 以 "javascript:" 开头
xss = getParameter( "redirect_to" ).startsWith( 'javascript:' );
if  (!xss) {
  " >
    跳转...
  
}  else  {
  
    跳转...
  
}

只要 URL 的开头不是 javascript:,就安全了吧?

安全组随手又扔了一个连接:http://xxx/?redirect_to=jAvascRipt:alert('XSS')

这也能执行?…..好吧,浏览器就是这么强大。

小明欲哭无泪,在判断 URL 开头是否为 javascript: 时,先把用户输入转成了小写,然后再进行比对。

不过,所谓“道高一尺,魔高一丈”。面对小明的防护策略,安全组就构造了这样一个连接:

http://xxx/?redirect_to=%20javascript:alert('XSS')

%20javascript:alert('XSS') 经过 URL 解析后变成 javascript:alert('XSS'),这个字符串以空格开头。这样攻击者可以绕过后端的关键词规则,又成功的完成了注入。

最终,小明选择了白名单的方法,彻底解决了这个漏洞:

 // 根据项目情况进行过滤,禁止掉 "javascript:" 链接、非法 scheme 等
allowSchemes = [ "http" ,  "https" ];

valid = isValid(getParameter( "redirect_to" ), allowSchemes);

if  (valid) {
  " >
    跳转...
  
}  else  {
  
    跳转...
  
}

通过这个事件,小明学习到了如下知识:

1.做了 HTML 转义,并不等于高枕无忧。

2.对于链接跳转,如 &lt;a href="xxx"location.href="xxx",要检验其内容,禁止以 javascript: 开头的链接,和其他非法的 scheme。

根据上下文采用不同的转义规则

某天,小明为了加快网页的加载速度,把一个数据通过 JSON 的方式内联到 HTML 中:

< script >  
var  initData =   < %=   data.toJSON () %>

插入 JSON 的地方不能使用 escapeHTML(),因为转义 " 后,JSON 格式会被破坏。

但安全组又发现有漏洞,原来这样内联 JSON 也是不安全的:

1.当 JSON 中包含 U+2028U+2029 这两个字符时,不能作为 JavaScript 的字面量使用,否则会抛出语法错误。

2.当 JSON 中包含字符串 时,当前的 script 标签将会被闭合,后面的字符串内容浏览器会按照 HTML 进行解析;通过增加下一个 \x3csVg/\x3e

它能够检测到存在于 HTML 属性、HTML 文字内容、HTML 注释、跳转链接、内联 JavaScript 字符串、内联 CSS 样式表等多种上下文中的 XSS 漏洞,也能检测 eval()setTimeout()setInterval()Function()innerHTMLdocument.write() 等 DOM 型 XSS    漏洞,并且能绕过一些 XSS 过滤器。

小明只要在网站的各输入框中提交这个字符串,或者把它拼接到 URL 参数上,就可以进行检测了。

http ://xxx/search?keyword=jaVasCript %3 A %2 F*- %2 F* %60  %2 F* %60  %2 F* %27  %2 F* %22  %2 F** %2 F( %2 F* %20 * %2 FoNcliCk %3 Dalert() %20 ) %2 F %2 F %250 D %250 A %250 d %250 a %2 F %2 F %3 C %2 FstYle %2 F %3 C %2 FtitLe %2 F %3 C %2 FteXtarEa %2 F %3 C %2 FscRipt %2 F--! %3 E %3 CsVg %2 F %3 CsVg %2 FoNloAd %3 Dalert() %2 F %2 F %3 E %3 E

除了手动检测之外,还可以使用自动扫描工具寻找 XSS 漏洞,例如 Arachni、Mozilla HTTP Observatory、w3af 等。

XSS 攻击的总结

我们回到最开始提出的问题,相信同学们已经有了答案:

1.XSS 防范是后端 RD 的责任,后端 RD 应该在所有用户提交数据的接口,对敏感字符进行转义,才能进行下一步操作。

不正确。因为:

防范存储型和反射型 XSS 是后端 RD 的责任。而 DOM 型 XSS 攻击不发生在后端,是前端 RD 的责任。防范 XSS 是需要后端 RD 和前端 RD 共同参与的系统工程。

转义应该在输出 HTML 时进行,而不是在提交用户输入时。

2.所有要插入到页面上的数据,都要通过一个敏感字符过滤函数的转义,过滤掉通用的敏感字符后,就可以插入到页面中。

不正确。        
不同的上下文,如 HTML 属性、HTML 文字内容、HTML 注释、跳转链接、内联 JavaScript 字符串、内联 CSS 样式表等,所需要的转义规则不一致。        
业务 RD 需要选取合适的转义库,并针对不同的上下文调用不同的转义规则。

整体的 XSS 防范是非常复杂和繁琐的,我们不仅需要在全部需要转义的位置,对数据进行对应的转义。而且要防止多余和错误的转义,避免正常的用户输入出现乱码。

虽然很难通过技术手段完全避免 XSS,但我们可以总结以下原则减少漏洞的产生:

利用模板引擎

开启模板引擎自带的 HTML 转义功能。例如: 

在 ejs 中,尽量使用 <%= data %> 而不是 <%- data %>; 

在 doT.js 中,尽量使用 {{! data } 而不是 {{= data }; 

在 FreeMarker 中,确保引擎版本高于 2.3.24,并且选择正确的 freemarker.core.OutputFormat

避免内联事件

尽量不要使用 onLoad="onload('{{data}}')"onClick="go('{{action}}')" 这种拼接内联事件的写法。在 JavaScript 中通过 .addEventlistener() 事件绑定会更安全。

避免拼接 HTML

前端采用拼接 HTML 的方法比较危险,如果框架允许,使用 createElementsetAttribute 之类的方法实现。或者采用比较成熟的渲染框架,如 Vue/React 等。

时刻保持警惕

在插入位置为 DOM 属性、链接等位置时,要打起精神,严加防范。

增加攻击难度,降低攻击后果

通过 CSP、输入长度配置、接口安全措施等方法,增加攻击的难度,降低攻击的后果。

主动检测和发现

可使用 XSS 攻击字符串和自动扫描工具寻找潜在的 XSS 漏洞。

XSS 攻击案例

QQ 邮箱 m.exmail.qq.com 域名反射型 XSS 漏洞

攻击者发现 http://m.exmail.qq.com/cgi-bin/login?uin=aaaa&domain=bbbb 这个 URL 的参数 uindomain 未经转义直接输出到 HTML 中。

于是攻击者构建出一个 URL,并引导用户去点击:    
http://m.exmail.qq.com/cgi-bin/login?uin=aaaa&domain=bbbb%26quot%3B%3Breturn+false%3B%26quot%3B%26lt%3B%2Fscript%26gt%3B%26lt%3Bscript%26gt%3Balert(document.cookie)%26lt%3B%2Fscript%26gt%3B

用户点击这个 URL 时,服务端取出 URL 参数,拼接到 HTML 响应中:

 

用户点击这个 URL 时,服务端取出请求 URL,拼接到 HTML 响应中:

 
  •    < script   src = //xxxx.cn/image/t.js >   ">按分类检索  
  • 浏览器接收到响应后就会加载执行恶意脚本 //xxxx.cn/image/t.js,在恶意脚本中利用用户的登录状态进行关注、发微博、发私信等操作,发出的微博和私信可再带上攻击 URL,诱导更多人点击,不断放大攻击范围。这种窃用受害者身份发布恶意内容,层层放大攻击范围的方式,被称为“XSS 蠕虫”。

    扩展阅读:Automatic Context-Aware Escaping

    上文我们说到:

    1.合适的 HTML 转义可以有效避免 XSS 漏洞。

    2.完善的转义库需要针对上下文制定多种规则,例如 HTML 属性、HTML 文字内容、HTML 注释、跳转链接、内联 JavaScript 字符串、内联 CSS 样式表等等。

    3.业务 RD 需要根据每个插入点所处的上下文,选取不同的转义规则。

    通常,转义库是不能判断插入点上下文的(Not Context-Aware),实施转义规则的责任就落到了业务 RD 身上,需要每个业务 RD 都充分理解 XSS 的各种情况,并且需要保证每一个插入点使用了正确的转义规则。

    这种机制工作量大,全靠人工保证,很容易造成 XSS 漏洞,安全人员也很难发现隐患。

    2009年,Google 提出了一个概念叫做:Automatic Context-Aware Escaping。

    所谓 Context-Aware,就是说模板引擎在解析模板字符串的时候,就解析模板语法,分析出每个插入点所处的上下文,据此自动选用不同的转义规则。这样就减轻了业务 RD 的工作负担,也减少了人为带来的疏漏。

    在一个支持 Automatic Context-Aware Escaping 的模板引擎里,业务 RD 可以这样定义模板,而无需手动实施转义规则:

     < html >
       < head >
         < meta   charset = "UTF-8" >
         < title > {{.title}}
      
       < body >
         < a   href = "{{.url}}" > {{.content}}
      

    模板引擎经过解析后,得知三个插入点所处的上下文,自动选用相应的转义规则:

     < html >
       < head >
         < meta   charset = "UTF-8" >
         < title > {{.title | htmlescaper}}
      
       < body >
         < a   href = "{{.url | urlescaper | attrescaper}}" > {{.content | htmlescaper}}
      

    目前已经支持 Automatic Context-Aware Escaping 的模板引擎有:

    1.go html/template

    2.Google Closure Templates

    上述就是小编为大家分享的如何防止XSS攻击了,如果刚好有类似的疑惑,不妨参照上述分析进行理解。如果想知道更多相关知识,欢迎关注创新互联行业资讯频道。


    本文名称:如何防止XSS攻击
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