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。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 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。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：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：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：escapeHTML() 按照如下规则进行转义：|字符|转义后的字符|
|-|-|
|&|&ampamp;|
||&amplt;|
|>|&ampgt;|
|"|&ampquot;|
|'|&amp#x27;|
|/|&amp#x2F;|经过了转义函数的处理后，最终浏览器接收到的响应为：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] 。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：这段代码，当攻击 URL 为 http://xxx/?redirect_to=javascript:alert('XSS')，服务端响应就成了：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：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：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 &amplt;a href="xxx" 或 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。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：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+2028 或 U+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 标签等方法就可以完成注入。于是我们又要实现一个 escapeEmbedJSON() 函数，对内联 JSON 进行转义。转义规则如下：|字符|转义后的字符|
|-|-|
|U+2028|u2028|
|U+2029|u2029|
||u003c|修复后的代码如下：通过这个事件，小明学习到了如下知识：1.HTML 转义是非常复杂的，在不同的情况下要采用不同的转义规则。如果采用了错误的转义规则，很有可能会埋下 XSS 隐患。2.应当尽量避免自己写转义库，而应当采用成熟的、业界通用的转义库。小明的例子讲完了，下面我们来系统的看下 XSS 有哪些注入的方法：在 HTML 中内嵌的文本中，恶意内容以 script 标签形成注入。在内联的 JavaScript 中，拼接的数据突破了原本的限制（字符串，变量，方法名等）。在标签属性中，恶意内容包含引号，从而突破属性值的限制，注入其他属性或者标签。在标签的 href、src 等属性中，包含 javascript: 等可执行代码。在 onload、onerror、onclick 等事件中，注入不受控制代码。在 style 属性和标签中，包含类似 background-image:url("javascript:…"); 的代码（新版本浏览器已经可以防范）。在 style 属性和标签中，包含类似 expression(…) 的 CSS 表达式代码（新版本浏览器已经可以防范）。总之，如果开发者没有将用户输入的文本进行合适的过滤，就贸然插入到 HTML 中，这很容易造成注入漏洞。攻击者可以利用漏洞，构造出恶意的代码指令，进而利用恶意代码危害数据安全。通过上述几个例子，我们已经对 XSS 有了一些认识。Cross-Site Scripting（跨站脚本攻击）简称 XSS，是一种代码注入攻击。攻击者通过在目标网站上注入恶意脚本，使之在用户的浏览器上运行。利用这些恶意脚本，攻击者可获取用户的敏感信息如 Cookie、SessionID 等，进而危害数据安全。为了和 CSS 区分，这里把攻击的第一个字母改成了 X，于是叫做 XSS。XSS 的本质是：恶意代码未经过滤，与网站正常的代码混在一起；浏览器无法分辨哪些脚本免费云主机域名是可信的，导致恶意脚本被执行。而由于直接在用户的终端执行，恶意代码能够直接获取用户的信息，或者利用这些信息冒充用户向网站发起攻击者定义的请求。在部分情况下，由于输入的限制，注入的恶意脚本比较短。但可以通过引入外部的脚本，并由浏览器执行，来完成比较复杂的攻击策略。这里有一个问题：用户是通过哪种方法“注入”恶意脚本的呢？不仅仅是业务上的“用户的 UGC 内容”可以进行注入，包括 URL 上的参数等都可以是攻击的来源。在处理输入时，以下内容都不可信：来自用户的 UGC 信息来自第三方的链接URL 参数POST 参数Referer （可能来自不可信的来源）Cookie （可能来自其他子域注入）根据攻击的来源，XSS 攻击可分为存储型、反射型和 DOM 型三种。|类型|存储区|插入点|
|-|-|
|存储型 XSS|后端数据库|HTML|
|反射型 XSS|URL|HTML|
|DOM 型 XSS|后端数据库/前端存储/URL|前端 JavaScript|存储区：恶意代码存放的位置。插入点：由谁取得恶意代码，并插入到网页上。存储型 XSS 的攻击步骤：1.攻击者将恶意代码提交到目标网站的数据库中。2.用户打开目标网站时，网站服务端将恶意代码从数据库取出，拼接在 HTML 中返回给浏览器。3.用户浏览器接收到响应后解析执行，混在其中的恶意代码也被执行。4.恶意代码窃取用户数据并发送到攻击者的网站，或者冒充用户的行为，调用目标网站接口执行攻击者指定的操作。这种攻击常见于带有用户保存数据的网站功能，如论坛发帖、商品评论、用户私信等。反射型 XSS 的攻击步骤：1.攻击者构造出特殊的 URL，其中包含恶意代码。2.用户打开带有恶意代码的 URL 时，网站服务端将恶意代码从 URL 中取出，拼接在 HTML 中返回给浏览器。3.用户浏览器接收到响应后解析执行，混在其中的恶意代码也被执行。4.恶意代码窃取用户数据并发送到攻击者的网站，或者冒充用户的行为，调用目标网站接口执行攻击者指定的操作。反射型 XSS 跟存储型 XSS 的区别是：存储型 XSS 的恶意代码存在数据库里，反射型 XSS 的恶意代码存在 URL 里。反射型 XSS 漏洞常见于通过 URL 传递参数的功能，如网站搜索、跳转等。由于需要用户主动打开恶意的 URL 才能生效，攻击者往往会结合多种手段诱导用户点击。POST 的内容也可以触发反射型 XSS，只不过其触发条件比较苛刻（需要构造表单提交页面，并引导用户点击），所以非常少见。DOM 型 XSS 的攻击步骤：1.攻击者构造出特殊的 URL，其中包含恶意代码。2.用户打开带有恶意代码的 URL。3.用户浏览器接收到响应后解析执行，前端 JavaScript 取出 URL 中的恶意代码并执行。4.恶意代码窃取用户数据并发送到攻击者的网站，或者冒充用户的行为，调用目标网站接口执行攻击者指定的操作。DOM 型 XSS 跟前两种 XSS 的区别：DOM 型 XSS 攻击中，取出和执行恶意代码由浏览器端完成，属于前端 JavaScript 自身的安全漏洞，而其他两种 XSS 都属于服务端的安全漏洞。通过前面的介绍可以得知，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？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 这个内容，在写入数据库前，被转义，变成了 5 &amplt; 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 &amplt; 7 )。2.在前端中，不同的位置所需的编码也不同。当 5 &amplt; 7 作为 HTML 拼接页面时，可以正常显示： 5&amplt;7 div >。当 5 &amplt; 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。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。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。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。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， 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。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。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。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。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。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。上述经历让小明收获颇丰，他也学会了如何去预防和修复 XSS 漏洞，在日常开发中也具备了相关的安全意识。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，小明找到了两个方法：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。在Unleashing an Ultimate XSS Polyglot一文中，小明发现了这么一个字符串：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()、innerHTML、document.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。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。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 而不是 ；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。攻击者发现 http://m.exmail.qq.com/cgi-bin/login?uin=aaaa&domain=bbbb 这个 URL 的参数 uin、domain 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：浏览器接收到响应后就会执行 alert(document.cookie)，攻击者通过 JavaScript 即可窃取当前用户在 QQ 邮箱域名下的 Cookie ，进而危害数据安全。攻击者发现 http://weibo.com/pub/star/g/xyyyd 这个 URL 的内容未经过滤直接输出到 HTML 中。于是攻击者构建出一个 URL，然后诱导用户去点击：http://weibo.com/pub/star/g/xyyyd">用户点击这个 URL 时，服务端取出请求 URL，拼接到 HTML 响应中：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”。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：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：目前已经支持 Automatic Context-Aware Escaping 的模板引擎有：1.go html/template2.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，欢迎关注云编程开发博客行业资讯频道。

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