XSS 攻击的预防

时间：2022-08-26 16:36:10

XSS 攻击有两大要素：

1.攻击者提交恶意代码。

2.浏览器执行恶意代码。

针对第一个要素：我们是否能够在用户输入的过程，过滤掉用户输入的恶意代码呢？

输入过滤

在用户提交时，由前端过滤输入，然后提交到后端。这样做是否可行呢？

答案是不可行。一旦攻击者绕过前端过滤，直接构造请求，就可以提交恶意代码了。

那么，换一个过滤时机：后端在写入数据库前，对输入进行过滤，然后把“安全的”内容，返回给前端。这样是否可行呢？

我们举一个例子，一个正常的用户输入了 5 < 7 这个内容，在写入数据库前，被转义，变成了 5 &lt; 7。

问题是：在提交阶段，我们并不确定内容要输出到哪里。

这里的“并不确定内容要输出到哪里”有两层含义：

1.用户的输入内容可能同时提供给前端和客户端，而一旦经过了escapeHTML()，客户端显示的内容就变成了乱码( 5 &lt; 7)。

2.在前端中，不同的位置所需的编码也不同。

当 5 &lt; 7 作为 HTML 拼接页面时，可以正常显示：< div   title = “comment” > 5 &lt; 7 </ div >。

当 5 &lt; 7 通过 Ajax 返回，然后赋值给 JavaScript 的变量时，前端得到的字符串就是转义后的字符。这个内容不能直接用于 Vue 等模板的展示，也不能直接用于内容长度计算。不能用于标题、alert 等。

所以，输入侧过滤能够在某些情况下解决特定的 XSS 问题，但会引入很大的不确定性和乱码问题。在防范 XSS 攻击时应避免此类方法。

当然，对于明确的输入类型，例如数字、URL、电话号码、邮件地址等等内容，进行输入过滤还是必要的。

既然输入过滤并非完全可靠，我们就要通过“防止浏览器执行恶意代码”来防范 XSS。这部分分为两类：

1.防止 HTML 中出现注入。

2.防止 JavaScript 执行时，执行恶意代码。

预防存储型和反射型 XSS 攻击

存储型和反射型 XSS 都是在服务端取出恶意代码后，插入到响应 HTML 里的，攻击者刻意编写的“数据”被内嵌到“代码”中，被浏览器所执行。

预防这两种漏洞，有两种常见做法：

1.改成纯前端渲染，把代码和数据分隔开。

2.对 HTML 做充分转义。

纯前端渲染

纯前端渲染的过程：

1.浏览器先加载一个静态 HTML，此 HTML 中不包含任何跟业务相关的数据。

2.然后浏览器执行 HTML 中的 JavaScript。

3.JavaScript 通过 Ajax 加载业务数据，调用 DOM API 更新到页面上。

在纯前端渲染中，我们会明确的告诉浏览器：下面要设置的内容是文本（.innerText），还是属性（.setAttribute），还是样式（.style）等等。浏览器不会被轻易的被欺骗，执行预期外的代码了。

但纯前端渲染还需注意避免 DOM 型 XSS 漏洞（例如 onload 事件和 href 中的 javascript:xxx 等，请参考下文”预防 DOM 型 XSS 攻击“部分）。

在很多内部、管理系统中，采用纯前端渲染是非常合适的。但对于性能要求高，或有 SEO 需求的页面，我们仍然要面对拼接 HTML 的问题。

转义 HTML

如果拼接 HTML 是必要的，就需要采用合适的转义库，对 HTML 模板各处插入点进行充分的转义。

常用的模板引擎，如 doT.js、ejs、FreeMarker 等，对于 HTML 转义通常只有一个规则，就是把 & < > " ' / 这几个字符转义掉，确实能起到一定的 XSS 防护作用，但并不完善：

|XSS 安全漏洞|简单转义是否有防护作用| 
|-|-| 
|HTML 标签文字内容|有| 
|HTML 属性值|有| 
|CSS 内联样式|无| 
|内联 JavaScript|无| 
|内联 JSON|无| 
|跳转链接|无|

所以要完善 XSS 防护措施，我们要使用更完善更细致的转义策略。

例如 Java 工程里，常用的转义库为 org.owasp.encoder。以下代码引用自 org.owasp.encoder 的官方说明。

 <!-- HTML 标签内文字内容 --> 
 < div >  < %=   Encode.forHtml ( UNTRUSTED ) %>  </ div > 

 <!-- HTML 标签属性值 --> 
 < input   value = "<%= Encode.forHtml(UNTRUSTED) %>"  /> 

 <!-- CSS 属性值 --> 
 < div   style = "width:<= Encode.forCssString(UNTRUSTED) %>" > 

 <!-- CSS URL --> 
 < div   style = "background:<= Encode.forCssUrl(UNTRUSTED) %>" > 

 <!-- JavaScript 内联代码块 --> 
 < script >  
   var  msg =  "<%= Encode.forJavaScript(UNTRUSTED) %>" ;
  alert(msg);
  </ script > 
 <!-- JavaScript 内联代码块内嵌 JSON --> 
 < script >  
 var  __INITIAL_STATE__ =  JSON .parse( '<%= Encoder.forJavaScript(data.to_json) %>' );
  </ script > 
 <!-- HTML 标签内联监听器 --> 
 < button 
   onclick = "alert('<%= Encode.forJavaScript(UNTRUSTED) %>');" > 
  click me
 </ button > 
 <!-- URL 参数 --> 
 < a   href = "/search?value=<%= Encode.forUriComponent(UNTRUSTED) %>&order=1#top" > 
 <!-- URL 路径 --> 
 < a   href = "/page/<%= Encode.forUriComponent(UNTRUSTED) %>" > 
 <!--
  URL.
  注意：要根据项目情况进行过滤，禁止掉 "javascript:" 链接、非法 scheme 等
--> 
 < a   href = '<%=
  urlValidator.isValid(UNTRUSTED) ?
    Encode.forHtml(UNTRUSTED) :
    "/404"
%>' > 
  link
 </ a >

可见，HTML 的编码是十分复杂的，在不同的上下文里要使用相应的转义规则。

预防 DOM 型 XSS 攻击

DOM 型 XSS 攻击，实际上就是网站前端 JavaScript 代码本身不够严谨，把不可信的数据当作代码执行了。

在使用 .innerHTML、.outerHTML、document.write() 时要特别小心，不要把不可信的数据作为 HTML 插到页面上，而应尽量使用 .textContent、.setAttribute() 等。

如果用 Vue/React 技术栈，并且不使用 v-html/dangerouslySetInnerHTML 功能，就在前端 render 阶段避免 innerHTML、outerHTML 的 XSS 隐患。

DOM 中的内联事件监听器，如 location、onclick、onerror、onload、onmouseover 等，<a> 标签的 href 属性，JavaScript 的 eval()、setTimeout()、setInterval() 等，都能把字符串作为代码运行。如果不可信的数据拼接到字符串中传递给这些 API，很容易产生安全隐患，请务必避免。

 <!-- 内联事件监听器中包含恶意代码 --> 
 < img   onclick = "UNTRUSTED"   onerror = "UNTRUSTED"   src = "data:image/png," > 
 <!-- 链接内包含恶意代码 --> 
 < a   href = "UNTRUSTED" > 1 </ a > 
 < script >  
 // setTimeout()/setInterval() 中调用恶意代码 
setTimeout( "UNTRUSTED" )
setInterval( "UNTRUSTED" )
 // location 调用恶意代码 
location.href =  'UNTRUSTED' 
 // eval() 中调用恶意代码 
 eval ( "UNTRUSTED" )
  </ script >

如果项目中有用到这些的话，一定要避免在字符串中拼接不可信数据。

其他 XSS 防范措施

虽然在渲染页面和执行 JavaScript 时，通过谨慎的转义可以防止 XSS 的发生，但完全依靠开发的谨慎仍然是不够的。以下介绍一些通用的方案，可以降低 XSS 带来的风险和后果。

Content Security Policy

严格的 CSP 在 XSS 的防范中可以起到以下的作用：

禁止加载外域代码，防止复杂的攻击逻辑。

禁止外域提交，网站被攻击后，用户的数据不会泄露到外域。

禁止内联脚本执行（规则较严格，目前发现 GitHub 使用）。

禁止未授权的脚本执行（新特性，Google Map 移动版在使用）。

合理使用上报可以及时发现 XSS，利于尽快修复问题。

关于 CSP 的详情，请关注前端安全系列后续的文章。

输入内容长度控制

对于不受信任的输入，都应该限定一个合理的长度。虽然无法完全防止 XSS 发生，但可以增加 XSS 攻击的难度。

其他安全措施

HTTP-only Cookie: 禁止 JavaScript 读取某些敏感 Cookie，攻击者完成 XSS 注入后也无法窃取此 Cookie。

验证码：防止脚本冒充用户提交危险操作。

XSS 的检测

但对于已经上线的代码，如何去检测其中有没有 XSS 漏洞呢？

经过一番搜索，找到了两个方法：

1.使用通用 XSS 攻击字符串手动检测 XSS 漏洞。

2.使用扫描工具自动检测 XSS 漏洞。

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

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 createElement、setAttribute 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。

参考文献

Wikipedia. Cross-site scripting, Wikipedia.

OWASP. XSS (Cross Site Scripting) Prevention Cheat Sheet, OWASP.

OWASP. Use the OWASP Java Encoder-Use-the-OWASP-Java-Encoder), GitHub.

Ahmed Elsobky. Unleashing an Ultimate XSS Polyglot, GitHub.

Jad S. Boutros. Reducing XSS by way of Automatic Context-Aware Escaping in Template Systems, Google Security Blog.

Vue.js. v-html – Vue API docs, Vue.js.

React. dangerouslySetInnerHTML – DOM Elements, React.

原文参考：https://www.freebuf.com/articles/web/185654.html-美团技术团队

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