XSS 攻击与防御

2020-04-27 10:17:22 浏览数 (1)

XSS(跨站脚本攻击,Cross-site scripting,它的简称并不是 CSS,因为这可能会与 CSS 层叠样式表重名)是一种常见的 web 安全问题。XSS 攻击手段主要是 “HTML 注入”,用户的数据被当成了 HTML 代码一部分来执行。

有时候我们点击一个链接,结果号被盗了,这很可能就是一个 XSS 攻击。例如攻击者发现了 A 站点有一个 XSS 漏洞,A 站点的用户很多,攻击者就找到一个用户,给这个用户发送一个链接(A 站点的漏洞接口),当用户点击链接时,攻击成功。该用户的个人信息或者登录凭据可能就暴露给了攻击者。

XSS 大致分为两种:反射型存储型

反射型 XSS 通常是简单地把用户输入的数据“反射”给浏览器。黑客一般会诱使用户点击一个有恶意的链接,用户点击就会发起 XSS 攻击。反射型 XSS 攻击可以将 JavaScript 脚本插入到 HTML 节点中、HTML 属性中以及通过 JS 注入到 URL 或 HTML 文档中。

存储型 XSS 这种攻击会把用户输入的数据存储到服务器中。例如在一个有 XSS 漏洞的博客网站,黑客写下一篇含有恶意 JavaScript 代码的文章,文章发布后,所有看了这篇博文的用户都会在他们的浏览器中执行恶意 JavaScript 代码。

成功发起 XSS 攻击后,黑客写入的 JavaScript 代码就会执行,通过脚本可以控制用户的浏览器。一个常见的攻击手段是“Cookie 劫持”,cookie 中一般加密保存着当前用户的登录凭据,黑客可以通过恶意代码将用户的 cookie 发到自己的服务器上,然后就可以做到无密码登录上用户的账户(但攻击者并不知道用户的密码)。

XSS 攻击是客户端安全中的头号大敌,如何防御 XSS 攻击是一个重要的问题。

1. HTML 节点内容

比如在评论页面,如果评论框中写入以下的内容并执行了(弹出文本框),这就是一个 XSS 漏洞。

代码语言:javascript复制
<script>alert(1)</script>

只是弹出一个文本框看起来并没有什么危害,要知道,只要能运行 JavaScript 代码,意味着 不仅仅可以调出弹出框,还可以随意的操纵前端页面,可以发送异步请求

要解决这样的问题,就需要对 script 标签进行转义:

代码语言:javascript复制
var escapeHtml = function(str){
    // &lt; 在 HTML 中会被转义成 <
    // &gt; 在 HTML 中会被转义成 >
    return str.replace(/</g,"&lt;")
              .replace(/>/g,"&gt;");
}

innerHTML 与 innerText

执行下面的代码,el[0]el[1] 元素中的内容都是什么?

代码语言:javascript复制
const el = document.querySelectorAll(".wrapper");
let html = "<h1>Hello XSS</h1>";
el[0].innerHTML = html;
el[1].innerText = html;

innerHTML 会把字符串转成 HTML 代码片段渲染到页面上,innerText 会原样输出字符串,它会将特殊字符转义。因此,不要过度使用 innerHTML 方法,在使用前应考虑一下会不会对程序造成危害。如果一个用户输入的内容直接由 innerHTML 操办,那很可能是危险的。

HTML5 指定不执行由 innerHTML 插入的 <script> 标签。但是有很多不依赖 <script> 标签去执行 JavaScript 的方式。所以当你使用 innerHTML 去设置你无法控制的字符串时,这仍然是一个安全问题。例如:

代码语言:javascript复制
const name = "<img src='x' onerror='alert(1)'>";
el.innerHTML = name;    // 会弹出提示框,构成了 XSS 攻击

textContent

如果仅是展示纯文字内容,不展示富文本,应使用 innerText 或者 textContent,这可以避免 XSS 攻击。

textContentinnerText 很相似,但两者又有一些不同:

  • textContent 会获取所有元素的内容,包括 <script><style> 元素,然而 innerText 只展示给人看的元素(页面中不可见的元素调用 innerText 时是获取不到内容的,在 chrome 中,调用 script、style 标签的 innerText 也能获取到内容)。
  • textContent 会返回节点中的每一个元素。相反,innerText 受 CSS 样式的影响,它会触发回流(reflow)去确保是最新的计算样式。(回流在计算上可能会非常昂贵,因此应尽可能避免。),并且不会返回隐藏元素的文本。
  • innerText 没有 textContent 兼容性好,尤其是对于 IE 浏览器。在 Internet Explorer (小于和等于 11 的版本) 中对 innerText 进行了修改, 不仅会移除当前元素的子节点,而且还会永久性地破坏所有后代文本节点。在之后不可能再次将节点再次插入到任何其他元素或同一元素中。

综上,推荐使用 textContent 属性。

2. 提前关闭 HTML 属性

比如一个 img 标签原来的样子是:<img src="xxx">。而经过改造后可能变成这样:

代码语言:javascript复制
<img src="xxx" onerror="alert(1)">

假如我们有一个输入框,输入内容后,可以通过内容检索到一张图片。代码如下

代码语言:javascript复制
function fn(){
    // 获取到文本框
    var value = document.getElementById("input").value;
    document.querySelector('div').innerHTML = "<img src='"   value   "' />";
}

这时候,攻击者可能就不会“遵循常规”,他在输入框中出入了下面的内容:

代码语言:javascript复制
x' onerror='alert(1)

value 值就变成了上面的内容,拼接后 innerHTML 的内容就变成了:

代码语言:javascript复制
<img src='x' onerror='alert(1)' />

src='x' 显然不是一个正确的地址,就会导致后面 onerror 事件触发。

多出来的一部分也可能是在 URL 中输入了 xxx" onerror="alert(1)(将图片地址作为 URL 参数)。他把 src 属性的双引号提前关闭了。解决办法就是转义双引号和单引号。

代码语言:javascript复制
var escapeHtmlProperty = function(str){
    if(!str)    return "";
    return str.replace(/"/g,'&quto;')
              .replace(/'/g,'&#39;');
}

3. JS 注入转义

在做 get 请求时,通常会往 URL 上传入参数,前端经常也会解析 URL,拿到 url 中的参数。如果将 url 中的参数直接插入到 DOM 中,这就有可能构成 XSS 攻击,攻击者利用这一漏洞,给其他用户发送一个有恶意的链接,用户就有可能中招。例如下面这个 URL:

代码语言:javascript复制
http://www.example/test.index?param=<script>alert('XSS')</script>

这个 URL 的 param 参数值并不是合理的,而是攻击者构建的。

将 JavaScript 中的变量内容直接插入到 URL 中也可能是有风险的。

代码语言:javascript复制
var escapeForJs = function(str){
    if(!str)    return "";
    // 通过 json 进行转义
    return JSON.stringify(str);
}

4. 富文本过滤

富文本比前三个都容易触发 XSS 漏洞(尤其是存储型 XSS),这是因为富文本中的文本内容实质上就是 HTML 代码片段。要想防御 XSS,就需要做过滤操作。

过滤可分为白名单过滤和黑名单过滤。

黑名单过滤

黑名单过滤就是不让某些标签或属性出现在富文本中。我们可以利用正则匹配,将匹配到的内容替换掉。

代码语言:javascript复制
var xssFilter = function(html){
    if(!html)   return html;
                // 过滤 script 标签
    html = html.replace(/<s*/?scripts*>/g,"")
                // 过滤带有 javascript 标志的脚本(比如 a 标签)
               .replace(/javascript:[^'"]*/g,"")
               // 过滤 onerror 事件函数
               .replace(/onerrors*=s*['"]?[^'"]*['"]?/g,"")
               // ....

    return html;
}

黑名单过滤法不一定能过滤“干净”,毕竟 XSS 攻击类型众多,有些攻击手段不一定被过滤到。

白名单过滤

白名单过滤就是保留部分标签和属性。

白名单过滤可以使用 JavaScript 中的一个第三方库:cheerio。可以使用 npm 进行下载或者 script 标签进行引入。

cheerio 提供了一个 load 函数,该函数接受一个 html 字符串,返回一个虚拟的 DOM 实例,这个实例中有许多 DOM 选择器,用法和 jQuery 很像。

代码语言:javascript复制
const cheerio = require("cheerio");

// $ 变量就可以像使用 jQuery 一样的选择器去选择 HTML 中的节点了!
var $ = cheerio.load(html);

白名单函数:

代码语言:javascript复制
import cheerio from "cheerio";

var xssFilter = function(html){
    var $ = cheerio.load(html);
    // 允许保留的标签和属性
    var whiteList = {
        'img': ["src"],
    };

    // 选中所有的元素
    $("*").each(function(idx,elem){
        // 如果白名单中没有这个元素,就把这个元素从 HTML 中删除
        if(!whiteList[elem.name]){
            $(elem).remove();
            return;
        }
        // 遍历符合条件的标签中的属性,看看该属性在不在白名单中
        for(var attr in elem.attributes){
            if(whiteList(elem.name).indexOf(attr) === -1){
                $(elem).attr(attr,null);    // 将不符合条件的属性值都设成 null
            }
        }
    });

    // 最后返回处理好的 html 片段
    return $.html();
}

使用 XSS 防御库

当然,有关 XSS 防范的 JavaScript 库也有许多,比如:xss(名字就叫 xss)库。使用 npm 下载然后使用即可:

代码语言:javascript复制
npm i xss

使用时直接引入即可:

代码语言:javascript复制
import filterXSS from "xss";

var html = filterXSS('<script>alert("xss");</scr'   'ipt>');
console.log(html);      // &lt;script&gt;alert("xss");&lt;/script&gt;

还支持自定义白名单。只需在 filterXSS 函数的第二个参数传入一个对象即可。对象的键是标签名,值是一个数组,里面传入的是标签的属性,表示这些属性不会被过滤,不在数组中的属性会被过滤。当 whiteList 的值是一个空数组时,表示去除所有的 HTML 标签,只保留文本内容。

代码语言:javascript复制
var options = {
    whiteList: {
        a: ["href", "title", "target"],
    }
}

除此之外,xss 库还可以指定更细致的标签处理函数过滤 HTML 代码,使用详情可以参考 GitHub 仓库文档:js-xss[1]

浏览器内置防御手段

浏览器中都内置了一些对抗 XSS 的措施。尽量不使用特别低版本的浏览器。因为它们的防御措施可能并没有那么丰富。

CSP

CSP(内容安全策略) 是一个 HTTP 头:Content-Security-Policy。这个头用于检测和减轻用于 Web 站点的特定类型的攻击,例如 XSS 和数据注入等。设定这个头可以过滤跨域的文件,比如只允许本站的脚本被浏览器接收,而别的域的脚本会失效,不被执行。具体用法可以参考 MDN:内容安全策略[2]

X-Xss-Protection

HTTP X-XSS-Protection 响应头是 Internet Explorer,Chrome 和 Safari 的一个功能,当检测到跨站脚本攻击 (XSS)时,浏览器将停止加载页面。它有四种取值:

  1. X-XSS-Protection: 0:禁止浏览器启用 XSS 过滤。
  2. X-XSS-Protection: 1:启用浏览器启用 XSS 过滤(通常浏览器默认的值)。
  3. X-XSS-Protection: 1;mode=block:启用 XSS 过滤。如果检测到攻击,浏览器将不会清除页面,而是阻止页面加载。
  4. X-XSS-Protection: 1; report=<reporting-uri>:启用 XSS 过滤。如果检测到跨站脚本攻击,浏览器将清除页面并使用 CSP report-uri 指令的功能发送违规报告(reporting-uri 就是发送违规报告的 URL 站点)。

httpOnly

HttpOnly 最早是由微软提出,并在IE 6中实现的,至今已经成为一个标准。它可以让浏览器禁止客户端的 JavaScript 访问带有 httpOnly 属性的 cookie

参考资料

[1]

js-xss: https://github.com/leizongmin/js-xss/blob/master/README.zh.md

[2]

内容安全策略: https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/HTTP/CSP

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