XSS 前端防火墙 —— 天衣无缝的防护
上一篇讲解了钩子程序的攻防实战,并实现了一套对框架页的监控方案,将防护作用到所有子页面。
到目前为止,我们防护的深度已经差不多,但广度还有所欠缺。
例如,我们的属性钩子只考虑了 setAttribute,却忽视还有类似的 setAttributeNode。尽管从来不用这方法,但并不意味人家不能使用。
例如,创建元素通常都是 createElement,事实上 createElementNS 同样也可以。甚至还可以利用现成的元素 cloneNode,也能达到目的。因此,这些都是边缘方法都是值得考虑的。
下面我们对之前讨论过的监控点,进行逐一审核。
内联事件执行 eval
在第一篇文章结尾谈到,在执行回调的时候,最好能监控 eval,setTimeout('...') 这些能够解析代码的函数,以防止执行储存在其他地方的 XSS 代码。
先来列举下这类函数:
-
eval
-
setTimeout(String) / setInterval(String)
-
Function
-
execScript / setImmediate(String)
事实上,利用上一篇的钩子技术,完全可以把它们都监控起来。但现实并没有我们想象的那样简单。
eval 重写有问题吗
eval 不就是个函数,为什么不可以重写?
var raw_fn = window.eval;
window.eval = function(exp) {
alert('执行eval: ' + exp);
return raw_fn.apply(this, arguments);
};
console.log(eval('1+1'));
完全没问题啊。那是因为代码太简单了,下面这个 Demo 就可以看出山寨版 eval 的缺陷:
(function() {
eval('var a=1');
})();
alert(typeof a);
按理说应该 undefined 才对,结果却是 number。局部变量都跑到全局上来了。这是什么情况?事实上,eval 并不是真正意义的函数,而是一个关键字!想了解详情 请戳这里。
Function 重写有意义吗
Function 是一个全局变量,重写 window.Function 理论上完全可行吧。
var raw_fn = window.Function;
window.Function = function() {
alert('调用Function');
return raw_fn.apply(this, arguments);
};
var add = Function('a', 'b', 'return a+b');
console.log( add(1, 2) );
重写确实可行。但现实却是不堪一击的:因为所有函数都是 Function 类的实例,所以访问任何一个函数的 constructor 即可得到原始的 Function。
例如 alert.constructor,就可以绕过我们的钩子。甚至可以用匿名函数:
(function(){}).constructor
所以,Function 是永远钩不住的。
额外的执行方法
就算不用这类函数,仍有相当多的办法执行字符串,例如:
-
创建脚本,innerHTML = 代码
-
创建脚本,路径 = data:代码
-
创建框架,路径 = javascript:代码
-
......
看来,想完全把类似 eval 的行为监控起来,是不现实的。不过作为预警,我们只监控 eval,setTimeout/Interval 也就足够了。
可疑模块拦截
第二篇谈了站外模块的拦截。之所以称之『模块』而不是『脚本』,并非只有脚本元素才具备执行能力。框架页、插件都是可以运行代码的。
可执行元素
我们列举下,能执行远程模块的元素:
- 脚本
<script src="..." />
- 框架
<iframe src="...">
<frame src="...">
- 插件(Flash)
<embed src="...">
<object data="...">
<object><param name="moive|src" value="..."></object>
- 插件(其他)
<applet codebase="...">
这些元素的路径属性,都应该作为排查的对象。
不过,有这么个元素的存在,可能导致我们的路径检测失效,它就是:
<base href="...">
它能重定义页面的相对路径,显然是不容忽视的。
事实上,除了使用元素来执行站外模块,还可以使用网络通信,获得站外的脚本代码,然后再调用 eval 执行:
AJAX
目前主流浏览器都支持跨域请求,只要服务端允许就可以。因此,我们需监控 XMLHttpRequest::open 方法。如果请求的是站外地址,就得做策略匹配。不通过则放弃向上调用,或者抛出一个异常,或者给 XHR 产生一个 400 状态。
WebSocket
WebSocket 和 XHR 类似,也能通过钩子的方法进行监控。
不过,值得注意的是,WebSocket 并非是个函数,而是一个类。因此,在返回实例的时候, 别忘了将 constructor 改成自己的钩子,否则就会泄露原始接口:
var raw_class = window.WebSocket;
window.WebSocket = function WebSocket(url, arg) {
alert('WebSocket 请求:' + url);
var ins = new raw_class(url, arg);
// 切记
ins.constructor = WebSocket;
return ins;
};
var ws = new WebSocket('ws://127.0.0.1:1000');
另外,因为它是一个类,所以不要忽略了静态方法或属性:
-
WebSocket.CONNECTING
-
WebSocket.OPEN
-
...
因此,还需将它们拷贝到钩子上。
框架页消息
HTML5 赋予了框架页跨域通信的能力。如果没有为框架元素建立白名单的话,攻击者可以嵌入自己的框架页面,然后将 XSS 代码 postMessage 给主页面,通过 eval 执行。
不过为了安全考虑,HTML5 在消息事件里保存了来源地址,以识别消息是哪个页面发出的。
因为是个事件,我们可以使用第一篇文章里提到的方法,对其进行捕获。每当有消息收到时,可以根据策略,决定是否阻止该事件的传递。
// 我们的防御系统
(function() {
window.addEventListener('message', function(e) {
if (confirm('发现来自[' + e.origin + ']的消息:\n\n' + e.data + '\n\n是否拦截?')) {
e.stopImmediatePropagation();
}
}, true);
})();
window.addEventListener('message', function(e) {
alert('收到:' + e.data)
})
postMessage('hello', '*');
当然,如果配置了框架页的白名单,就能完全避免这回事了。所以这项防御可以选择性的开启。
事件源
HTML5 新增了一个叫 EventSource 的接口。不过其用法与 WebSocket 非常相似,因此可以使用类似的钩子进行防御。
到此,我们列举了各种能执行远程模块的方式。事实上,对其防御并不难,难的是收集这些监控点,做到滴水不漏。
API 钩子
对于动态创建的可执行模块,我们通过属性钩子,来监控其远程路径。
创建元素的方法
-
createElement / createElementNS 无中生有
-
cloneNode 克隆现有
-
innerHTML / outerHTML 工厂创建
前两种,通过钩子程序很容易实现。
第三种,因为 inner/outerHTML 是元素的 property,而非 attribute。由于 Chrome 是无法获取原生访问器的,所以使用钩子会导致无法调用上级接口。
再者,inner/outerHTML 传进来的是字符串。标签和属性鱼龙混杂,解析字符串肯定是不靠谱的。所以还得先调用原生 innerHTML 批量构建出节点,然后再扫描其中的元素。而这个过程中,节点挂载事件已经触发了。
所以,无需考虑第三种情况。
你可能会有疑问,既然用节点挂载事件都能搞定,为什么还要前面的钩子?其实,在 第二篇文章 里已经详细讨论了,动态创建的脚本没法被事件拦截,所以才用钩子。
而通过 innerHTML 产生的脚本,是不会执行的!这个大家都听说过吧。
新页面环境
除了使用最简单的框架,其实还有其他可以获得新页面的途径。
弹窗
通过弹窗也能获得新页面环境,大家都知道。但是窗口关闭,也随之销毁了,难道还能使用吗?不妨测试一下:
<style> .aa { color: red }</style>
<button id="btn">POPUP</button>
<script>
btn.onclick = function() {
var win = window.open();
var raw_fn = win.Element.prototype.setAttribute;
win.close();
setTimeout(function() {
console.log(raw_fn);
raw_fn.call(btn, 'class', 'aa');
}, 1000);
};
</script>
尽管会有瞬间的闪动,但从新窗口里获取的变量确实被保留下来了,并且依然起作用。因为我们引用着它,所以即使窗口关闭,仍然不会对其内存回收的。
现实中,可以把点击事件绑在 document 上,这样用户随便点哪里都能触发,以此获得纯净的环境。
因此,我们还得把弹窗函数,也通过钩子保护起来。
除了最常用的 window.open,其实还有:
-
showModalDialog
-
showModelessDialog
opener
如果当前网页是从其他页面点击打开的,无论是弹窗还是超链接,window.opener 都记录着来源页的环境。
如果是来源页和自己又是同源站点,甚至还能访问到来源页里面的变量。
这种情况相当常见。例如从帖子列表页,点开一个帖子详情页,那么详情页是完全可以操控列表页的。
要解决这个问题也不难,直接给 window.opener 注入防护程序不就可以了,就像对待新出现的框架页那样。
但是,window.opener 可能也有自己的 opener,一层层递归上去或许有很多。每个页面也许又有自己的框架页,因此防护 window.opener 可能会执行非常多的代码。如果在初始化时就进行,或许会有性能问题。
事实上,这个冷门的属性几乎不怎么用到。所以不如做个延时策略:只有第一次访问 opener 的时候,才对其进行防护。
我们将 window.opener 进行重写,把它变成一个 getter 访问器:
var raw_opener = window.opener;
var scanned;
window.__defineGetter__('opener', function() {
if (!scanned) {
installHook(raw_opener);
scanned = true;
}
return raw_opener;
});
这样,只要不访问 opener,就不会触发对它的防护,做到真正按需执行。
后记
关于防护监控点,也没有一个完整的答案,能想到多少算多少,以后可以慢慢补充。
但是,装了那么多的钩子及事件,对页面的性能影响有多大呢?
所以,我们还得开发一个测试控制台,来跟踪这套系统。看看监控全开时,会对页面产生多大影响。
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