web安全之XSS实例解析

文章首次发表在个人博客

本篇文章会通过几个简单的例子来理解和学习web安全之XSS（跨站脚本攻击）。

XSS

跨站脚本攻击（Cross Site Script）,本来缩写是 CSS, 但是为了和层叠样式表（Cascading Style Sheet, CSS）有所区分，所以安全领域叫做 “XSS”；

XSS攻击，通常是指攻击者通过 “HTML注入”篡改了网页，插入了恶意的脚本，从而在用户浏览网页时，对用户的浏览器进行控制或者获取用户的敏感信息（Cookie, SessionID等）的一种攻击方式。

页面被注入了恶意JavaScript脚本，浏览器无法判断区分这些脚本是被恶意注入的，还是正常的页面内容，所以恶意注入Javascript脚本也拥有了所有的脚本权限。如果页面被注入了恶意 JavaScript脚本，它可以做哪些事情呢？

可以窃取 cookie信息。恶意 JavaScript可以通过 ”doccument.cookie“获取cookie信息，然后通过 XMLHttpRequest或者Fetch加上CORS功能将数据发送给恶意服务器；恶意服务器拿到用户的cookie信息之后，就可以在其他电脑上模拟用户的登陆，然后进行转账操作。
可以监听用户行为。恶意JavaScript可以使用 "addEventListener"接口来监听键盘事件，比如可以获取用户输入的银行卡等信息，又可以做很多违法的事情。
可以修改DOM 伪造假的登陆窗口，用来欺骗用户输入用户名和密码等信息。
还可以在页面内生成浮窗广告，这些广告会严重影响用户体验。

XSS攻击可以分为三类：反射型，存储型，基于DOM型(DOM based XSS)

反射型

恶意脚本作为网络请求的一部分。

const Koa = require("koa");
const app = new Koa();

app.use(async ctx => {
    // ctx.body 即服务端响应的数据
    ctx.body = '<script>alert("反射型 XSS 攻击")</script>';
})

app.listen(3000, () => {
    console.log('启动成功');
});

访问 http://127.0.0.1:3000/ 可以看到 alert执行

举一个常见的场景，我们通过页面的url的一个参数来控制页面的展示内容，比如我们把上面的一部分代码改成下面这样

app.use(async ctx => {
    // ctx.body 即服务端响应的数据
    ctx.body = ctx.query.userName;
})

此时访问 http://127.0.0.1:3000?userName=xiaoming 可以看到页面上展示了xiaoming，此时我们访问 http://127.0.0.1:3000?userName=<script>alert("反射型 XSS 攻击")</script>, 可以看到页面弹出 alert。

通过这个操作，我们会发现用户将一段含有恶意代码的请求提交给服务器，服务器在接收到请求时，又将恶意代码反射给浏览器端，这就是反射型XSS攻击。另外一点需要注意的是，Web 服务器不会存储反射型 XSS 攻击的恶意脚本，这是和存储型 XSS 攻击不同的地方。

在实际的开发过程中，我们会碰到这样的场景，在页面A中点击某个操作，这个按钮操作是需要登录权限的，所以需要跳转到登录页面，登录完成之后再跳转会A页面，我们是这么处理的，跳转登录页面的时候，会加一个参数 returnUrl，表示登录完成之后需要跳转到哪个页面，即这个地址是这样的 http://xxx.com/login?returnUrl=http://xxx.com/A，假如这个时候把returnUrl改成一个script脚本，而你在登录完成之后，如果没有对returnUrl进行合法性判断，而直接通过window.location.href=returnUrl，这个时候这个恶意脚本就会执行。

存储型

存储型会把用户输入的数据“存储”在服务器。

比较常见的一个场景就是，攻击者在社区或论坛写下一篇包含恶意 JavaScript代码的博客文章或评论，文章或评论发表后，所有访问该博客文章或评论的用户，都会在他们的浏览器中执行这段恶意的JavaScript代码。

存储型攻击大致需要经历以下几个步骤

首先攻击者利用站点漏洞将一段恶意JavaScript代码提交到网站数据库中
然后用户向网站请求包含了恶意 JavaScript脚本的页面
当用户浏览该页面的时候，恶意脚本就会将用户的cookie信息等数据上传到服务器

举一个简单的例子，一个登陆页面，点击登陆的时候，把数据存储在后端，登陆完成之后跳转到首页，首页请求一个接口将当前的用户名显示到页面

客户端代码

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">

<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
    <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="ie=edge">
    <title>XSS-demo</title>
    <style>
        .login-wrap {
            height: 180px;
            width: 300px;
            border: 1px solid #ccc;
            padding: 20px;
            margin-bottom: 20px;
        }
        input {
            width: 300px;
        }
    </style>
</head>

<body>
    <div class="login-wrap">
        <input type="text" placeholder="用户名" class="userName">
        <br>
        <input type="password" placeholder="密码" class="password">
        <br>
        <br>
        <button class="btn">登陆</button>
    </div>
</body>
<script>
    var btn = document.querySelector('.btn');
    
    btn.onclick = function () {
        var userName = document.querySelector('.userName').value;
        var password = document.querySelector('.password').value;
        
        fetch('http://localhost:3200/login', {
            method: 'POST', 
            body: JSON.stringify({
                userName,
                password
            }),
            headers:{
                'Content-Type': 'application/json'
            },
            mode: 'cors'
        })
            .then(function (response) {
                return response.json();
            })
            .then(function (res) {
                alert(res.msg);
                window.location.href= "http://localhost:3200/home";
            })
            .catch(err => {
                message.error(`本地测试错误 ${err.message}`);
                console.error('本地测试错误', err);
            });
    }
</script>

</html>

服务端代码

const Koa = require("koa");
const app = new Koa();
const route = require('koa-route');
var bodyParser = require('koa-bodyparser');
const cors = require('@koa/cors');

// 临时用一个变量来存储，实际应该存在数据库中
let currentUserName = '';

app.use(bodyParser()); // 处理post请求的参数

const login = ctx => {
    const req = ctx.request.body;
    const userName = req.userName;
    currentUserName = userName;

    ctx.response.body = {
        msg: '登陆成功'
    };
}

const home = ctx => {
    ctx.body = currentUserName;
}
app.use(cors());
app.use(route.post('/login', login));
app.use(route.get('/home', home));
app.listen(3200, () => {
    console.log('启动成功');
});

点击登陆将输入信息提交大服务端，服务端使用变量 currentUserName来存储当前的输入内容，登陆成功后，跳转到首页，服务端会返回当前的用户名。如果用户输入了恶意脚本内容，则恶意脚本就会在浏览器端执行。

在用户名的输入框输入 <script>alert('存储型 XSS 攻击')</script>，执行结果如下

基于DOM(DOM based XSS)

通过恶意脚本修改页面的DOM节点，是发生在前端的攻击

基于DOM攻击大致需要经历以下几个步骤

攻击者构造出特殊的URL，其中包含恶意代码
用户打开带有恶意代码的URL
用户浏览器接受到响应后执行解析，前端JavaScript取出URL中的恶意代码并执行
恶意代码窃取用户数据并发送到攻击者的网站，冒充用户行为，调用目标网站接口执行攻击者指定的操作。

举个例子：

<body>
    <div class="login-wrap">
        <input type="text" placeholder="输入url" class="url">
        <br>
        <br>
        <button class="btn">提交</button>
        <div class="content"></div>
    </div>
</body>
<script>
    var btn = document.querySelector('.btn');
    var content = document.querySelector('.content');
    
    btn.onclick = function () {
        var url = document.querySelector('.url').value;
        content.innerHTML = `<a href=${url}>跳转到输入的url</a>`
    }
</script>

点击提交按钮，会在当前页面插入一个超链接，其地址为文本框的内容。

在输入框输入如下内容

'' onclick=alert('哈哈，你被攻击了')

执行结果如下

首先用两个单引号闭合调 href属性，然后插入一个onclick事件。点击这个新生成的链接，脚本将被执行。

上面的代码是通过执行执行 alert来演示的攻击类型，同样你可以把上面的脚本代码修改为任何你想执行的代码，比如获取用户的 cookie等信息，<script>alert(document.cookie)</script>，同样也是可以的.

防御XSS

HttpOnly

由于很多XSS攻击都是来盗用Cookie的，因此可以通过使用HttpOnly属性来防止直接通过 document.cookie 来获取 cookie。

一个Cookie的使用过程如下

浏览器向服务器发起请求，这时候没有 Cookie
服务器返回时设置 Set-Cookie 头，向客户端浏览器写入Cookie
在该 Cookie 到期前，浏览器访问该域下的所有页面，都将发送该Cookie

HttpOnly是在 Set-Cookie时标记的：

通常服务器可以将某些 Cookie 设置为 HttpOnly 标志，HttpOnly 是服务器通过 HTTP 响应头来设置的。

const login = ctx => {
    // 简单设置一个cookie
    ctx.cookies.set(
        'cid', 
        'hello world',
        {
          domain: 'localhost',  // 写cookie所在的域名
          path: '/home',       // 写cookie所在的路径
          maxAge: 10 * 60 * 1000, // cookie有效时长
          expires: new Date('2021-02-15'),  // cookie失效时间
          httpOnly: true,  // 是否只用于http请求中获取
          overwrite: false  // 是否允许重写
        }
      )
}

需要注意的一点是：HttpOnly 并非阻止 XSS 攻击，而是能阻止 XSS 攻击后的 Cookie 劫持攻击。

输入和输出的检查

永远不要相信用户的输入。

输入检查一般是检查用户输入的数据是都包含一些特殊字符，如 <、>, '及"等。如果发现特殊字符，则将这些字符过滤或编码。这种可以称为 “XSS Filter”。

安全的编码函数

针对HTML代码的编码方式是 HtmlEncode（是一种函数实现，将字符串转成 HTMLEntrities）

& --> &amp;
< --> &lt;
> --> &gt;
" --> &quot;

相应的， JavaScript的编码方式可以使用 JavascriptEncode。

假如说用户输入了 <script>alert("你被攻击了")</script>，我们要对用户输入的内容进行过滤（如果包含了 <script> 等敏感字符，就过滤掉）或者对其编码，如果是恶意的脚本，则会变成下面这样

&lt;script&gt;alert("你被攻击了");&lt;/script&gt;

经过转码之后的内容，如 <script>标签被转换为 <script>，即使这段脚本返回给页面，页面也不会指向这段代码。

防御 DOM Based XSS

我们可以回看一下上面的例子

btn.onclick = function () {
    var url = document.querySelector('.url').value;
    content.innerHTML = `<a href=${url}>跳转到输入的url</a>`
}

事实上，DOM Based XSS 是从 JavaScript中输出数据到HTML页面里。

用户输入 '' onclick=alert('哈哈，你被攻击了')，然后通过 innerHTML 修改DOM的内容，就变成了 <a href='' onclick=alert('哈哈，你被攻击了')>跳转到输入的url</a>, XSS因此产生。

那么正确的防御方法是什么呢？从JavaScript输出到HTML页面，相当于一次 XSS输出的过程，需要根据不同场景进行不同的编码处理

变量输出到 <script>，执行一次 JavascriptEncode
通过JS输出到HTML页面
- 输出事件或者脚本，做 JavascriptEncode 处理
- 输出 HTML内容或者属性，做 HtmlEncode 处理

会触发 DOM Based XSS的地方有很多，比如

xxx.interHTML
xxx.outerHTML
document.write
页面中所有的inputs框
XMLHttpRequest返回的数据 ...

项目中如果用到，一定要避免在字符串中拼接不可信的数据。

利用CSP

CSP (Content Security Policy) 即内容安全策略，是一种可信白名单机制，可以在服务端配置浏览器哪些外部资源可以加载和执行。我们只需要配置规则，如何拦截是由浏览器自己实现的。我们可以通过这种方式来尽量减少 XSS 攻击。

通常可以通过两种方式来开启 CSP：

设置 HTTP Header 的 Content-Security-Policy

Content-Security-Policy: default-src 'self'; // 只允许加载本站资源
Content-Security-Policy: img-src https://*  // 只允许加载 HTTPS 协议图片
Content-Security-Policy: child-src 'none'    // 允许加载任何来源框架

设置 meta 标签的方式

<meta http-equiv="Content-Security-Policy" content="default-src 'self'; img-src https://*; child-src 'none';">

更多配置策略可以查看 Content-Security-Policy文档