【前端安全】JavaScript防http劫持与XSS
【前端安全】JavaScript防http劫持与XSS
作为前端,一直以来都知道HTTP劫持与XSS跨站脚本(Cross-site scripting)CSRF>跨站请求伪造(Cross-site request forgery)。但是一直都没有深入研究过,前些日子同事的分享会偶然提及,我也对这一块很感兴趣,便深入研究了一番。
最近用 JavaScript 写了一个组件,可以在前端层面防御部分 HTTP 劫持与 XSS。
当然,防御这些劫持最好的方法还是从后端入手,前端能做的实在太少。而且由于源码的暴露,攻击者很容易绕过我们的防御手段。但是这不代表我们去了解这块的相关知识是没意义的,本文的许多方法,用在其他方面也是大有作用。
HTTP劫持、DNS劫持与XSS
先简单讲讲什么是 HTTP 劫持与 DNS 劫持。
HTTP劫持
什么是HTTP劫持呢,大多数情况是运营商HTTP劫持,当我们使用HTTP请求请求一个网站页面的时候,网络运营商会在正常的数据流中插入精心设计的网络数据报文,让客户端(通常是浏览器)展示“错误”的数据,通常是一些弹窗,宣传性广告或者直接显示某网站的内容,大家应该都有遇到过。
DNS劫持
DNS劫持就是通过劫持了DNS服务器,通过某些手段取得某域名的解析记录控制权,进而修改此域名的解析结果,导致对该域名的访问由原IP地址转入到修改后的指定IP,其结果就是对特定的网址不能访问或访问的是假网址,从而实现窃取资料或者破坏原有正常服务的目的。
DNS 劫持就更过分了,简单说就是我们请求的是 http://www.a.com/index.html ,直接被重定向了 http://www.b.com/index.html ,本文不会过多讨论这种情况。
XSS跨站脚本
XSS指的是攻击者漏洞,向 Web 页面中注入恶意代码,当用户浏览该页之时,注入的代码会被执行,从而达到攻击的特殊目的。
关于这些攻击如何生成,攻击者如何注入恶意代码到页面中本文不做讨论,只要知道如 HTTP 劫持 和 XSS 最终都是恶意代码在客户端,通常也就是用户浏览器端执行,本文将讨论的就是假设注入已经存在,如何利用 Javascript 进行行之有效的前端防护。
页面被嵌入 iframe 中,重定向 iframe
先来说说我们的页面被嵌入了 iframe 的情况。也就是,网络运营商为了尽可能地减少植入广告对原有网站页面的影响,通常会通过把原有网站页面放置到一个和原页面相同大小的 iframe 里面去,那么就可以通过这个 iframe 来隔离广告代码对原有页面的影响。
这种情况还比较好处理,我们只需要知道我们的页面是否被嵌套在 iframe 中,如果是,则重定向外层页面到我们的正常页面即可。
那么有没有方法知道我们的页面当前存在于 iframe 中呢?有的,就是window.self 与window.top。
window.self
返回一个指向当前 window 对象的引用。
window.top
返回窗口体系中的最顶层窗口的引用。
对于非同源的域名,iframe 子页面无法通过 parent.location 或者 top.location 拿到具体的页面地址,但是可以写入 top.location ,也就是可以控制父页面的跳转。
两个属性分别可以又简写为self与top,所以当发现我们的页面被嵌套在 iframe 时,可以重定向父级页面:
if (self != top) { // 我们的正常页面 var url = location.href; // 父级页面重定向 top.location = url; }
使用白名单放行正常 iframe 嵌套
当然很多时候,也许运营需要,我们的页面会被以各种方式推广,也有可能是正常业务需要被嵌套在 iframe 中,这个时候我们需要一个白名单或者黑名单,当我们的页面被嵌套在 iframe 中且父级页面域名存在白名单中,则不做重定向操作。
上面也说了,使用 top.location.href 是没办法拿到父级页面的 URL 的,这时候,需要使用document.referrer。
通过 document.referrer 可以拿到跨域 iframe 父页面的URL。
1 // 建立白名单 2 var whiteList = [ 3 'www.aaa.com', 4 'res.bbb.com' 5 ]; 6 7 if (self != top) { 8 var 9 // 使用 document.referrer 可以拿到跨域 iframe 父页面的 URL 10 parentUrl = document.referrer, 11 length = whiteList.length, 12 i = 0; 13 14 for(; i){ 15 // 建立白名单正则 16 var reg = new RegExp(whiteList[i],'i'); 17 18 // 存在白名单中,放行 19 if(reg.test(parentUrl)){ 20 return; 21 } 22 } 23 24 // 我们的正常页面 25 var url = location.href; 26 // 父级页面重定向 27 top.location = url; 28 }
更改 URL 参数绕过运营商标记
这样就完了吗?没有,我们虽然重定向了父页面,但是在重定向的过程中,既然第一次可以嵌套,那么这一次重定向的过程中页面也许又被 iframe 嵌套了,真尼玛蛋疼。
当然运营商这种劫持通常也是有迹可循,最常规的手段是在页面 URL 中设置一个参数,例如 http://www.example.com/index.html?iframe_hijack_redirected=1 ,其中iframe_hijack_redirected=1表示页面已经被劫持过了,就不再嵌套 iframe 了。所以根据这个特性,我们可以改写我们的 URL ,使之看上去已经被劫持了:
1 var flag = 'iframe_hijack_redirected'; 2 // 当前页面存在于一个 iframe 中 3 // 此处需要建立一个白名单匹配规则,白名单默认放行 4 if (self != top) { 5 var 6 // 使用 document.referrer 可以拿到跨域 iframe 父页面的 URL 7 parentUrl = document.referrer, 8 length = whiteList.length, 9 i = 0; 10 11 for(; i){ 12 // 建立白名单正则 13 var reg = new RegExp(whiteList[i],'i'); 14 15 // 存在白名单中,放行 16 if(reg.test(parentUrl)){ 17 return; 18 } 19 } 20 21 var url = location.href; 22 var parts = url.split('#'); 23 if (location.search) { 24 parts[0] += '&' + flag + '=1'; 25 } else { 26 parts[0] += '?' + flag + '=1'; 27 } 28 try { 29 console.log('页面被嵌入iframe中:', url); 30 top.location.href = parts.join('#'); 31 } catch (e) {} 32 }
当然,如果这个参数一改,防嵌套的代码就失效了。所以我们还需要建立一个上报系统,当发现页面被嵌套时,发送一个拦截上报,即便重定向失败,也可以知道页面嵌入 iframe 中的 URL,根据分析这些 URL ,不断增强我们的防护手段,这个后文会提及。
内联事件及内联脚本拦截
在 XSS 中,其实可以注入脚本的方式非常的多,尤其是 HTML5 出来之后,一不留神,许多的新标签都可以用于注入可执行脚本。
列出一些比较常见的注入方式:
-
1 2 3
4 5
除去一些未列出来的非常少见生僻的注入方式,大部分都是 javascript:...及内联事件on*。
我们假设注入已经发生,那么有没有办法拦截这些内联事件与内联脚本的执行呢?
对于上面列出的 (1) (5) ,这种需要用户点击或者执行某种事件之后才执行的脚本,我们是有办法进行防御的。
浏览器事件模型
这里说能够拦截,涉及到了事件模型相关的原理。
我们都知道,标准浏览器事件模型存在三个阶段:
- 捕获阶段
- 目标阶段
- 冒泡阶段
对于一个这样 的a 标签而言,真正触发元素 alert(222) 是处于点击事件的目标阶段。
点击上面的click me,先弹出 111 ,后弹出 222。
那么,我们只需要在点击事件模型的捕获阶段对标签内 javascript:...的内容建立关键字黑名单,进行过滤审查,就可以做到我们想要的拦截效果。
对于 on* 类内联事件也是同理,只是对于这类事件太多,我们没办法手动枚举,可以利用代码自动枚举,完成对内联事件及内联脚本的拦截。
以拦截 a 标签内的href="javascript:..." 为例,我们可以这样写:
1 // 建立关键词黑名单 2 var keywordBlackList = [ 3 'xss', 4 'BAIDU_SSP__wrapper', 5 'BAIDU_DSPUI_FLOWBAR' 6 ]; 7 8 document.addEventListener('click', function(e) { 9 var code = ""; 10 11 // 扫描 的脚本 12 if (elem.tagName == 'A' && elem.protocol == 'javascript:') { 13 var code = elem.href.substr(11); 14 15 if (blackListMatch(keywordBlackList, code)) { 16 // 注销代码 17 elem.href = 'javascript:void(0)'; 18 console.log('拦截可疑事件:' + code); 19 } 20 } 21 }, true); 22 23 /** 24 * [黑名单匹配] 25 * @param {[Array]} blackList [黑名单] 26 * @param {[String]} value [需要验证的字符串] 27 * @return {[Boolean]} [false -- 验证不通过,true -- 验证通过] 28 */ 29 function blackListMatch(blackList, value) { 30 var length = blackList.length, 31 i = 0; 32 33 for (; i < length; i++) { 34 // 建立黑名单正则 35 var reg = new RegExp(whiteList[i], 'i'); 36 37 // 存在黑名单中,拦截 38 if (reg.test(value)) { 39 return true; 40 } 41 } 42 return false; 43 }
可以戳我查看DEMO。(打开页面后打开控制台查看 console.log)
点击图中这几个按钮,可以看到如下:
这里我们用到了黑名单匹配,下文还会细说。
静态脚本拦截
XSS 跨站脚本的精髓不在于“跨站”,在于“脚本”。
通常而言,攻击者或者运营商会向页面中注入一个 是页面加载一开始就存在的静态脚本(查看页面结构),我们使用 MutationObserver 可以在脚本加载之后,执行之前这个时间段对其内容做正则匹配,发现恶意代码则removeChild() 掉,使之无法执行。
使用白名单对 src 进行匹配过滤
上面的代码中,我们判断一个js脚本是否是恶意的,用的是这一句:
if (/xss/i.test(node.src)) {}当然实际当中,注入恶意代码者不会那么傻,把名字改成 XSS 。所以,我们很有必要使用白名单进行过滤和建立一个拦截上报系统。
1 // 建立白名单 2 var whiteList = [ 3 'www.aaa.com', 4 'res.bbb.com' 5 ]; 6 7 /** 8 * [白名单匹配] 9 * @param {[Array]} whileList [白名单] 10 * @param {[String]} value [需要验证的字符串] 11 * @return {[Boolean]} [false -- 验证不通过,true -- 验证通过] 12 */ 13 function whileListMatch(whileList, value) { 14 var length = whileList.length, 15 i = 0; 16 17 for (; i < length; i++) { 18 // 建立白名单正则 19 var reg = new RegExp(whiteList[i], 'i'); 20 21 // 存在白名单中,放行 22 if (reg.test(value)) { 23 return true; 24 } 25 } 26 return false; 27 } 28 29 // 只放行白名单 30 if (!whileListMatch(blackList, node.src)) { 31 node.parentNode.removeChild(node); 32 }
这里我们已经多次提到白名单匹配了,下文还会用到,所以可以这里把它简单封装成一个方法调用。
动态脚本拦截
上面使用 MutationObserver 拦截静态脚本,除了静态脚本,与之对应的就是动态生成的脚本。
1 var script = document.createElement('script'); 2 script.type = 'text/javascript'; 3 script.src = 'http://www.example.com/xss/b.js'; 4 5 document.getElementsByTagName('body')[0].appendChild(script);
要拦截这类动态生成的脚本,且拦截时机要在它插入 DOM 树中,执行之前,本来是可以监听Mutation Events中的DOMNodeInserted事件的。
Mutation Events 与 DOMNodeInserted
打开 MDN ,第一句就是:
该特性已经从 Web 标准中删除,虽然一些浏览器目前仍然支持它,但也许会在未来的某个时间停止支持,请尽量不要使用该特性。
虽然不能用,也可以了解一下:
1 document.addEventListener('DOMNodeInserted', function(e) { 2 var node = e.target; 3 if (/xss/i.test(node.src) || /xss/i.test(node.innerHTML)) { 4 node.parentNode.removeChild(node); 5 console.log('拦截可疑动态脚本:', node); 6 } 7 }, true);
然而可惜的是,使用上面的代码拦截动态生成的脚本,可以拦截到,但是代码也执行了:DOMNodeInserted顾名思义,可以监听某个 DOM 范围内的结构变化,与 MutationObserver相比,它的执行时机更早。
但是DOMNodeInserted不再建议使用,所以监听动态脚本的任务也要交给MutationObserver。
可惜的是,在实际实践过程中,使用 MutationObserver的结果和 DOMNodeInserted一样,可以监听拦截到动态脚本的生成,但是无法在脚本执行之前,使用 removeChild 将其移除,所以我们还需要想想其他办法。
重写 setAttribute 与 document.write
重写原生 Element.prototype.setAttribute 方法
在动态脚本插入执行前,监听 DOM 树的变化拦截它行不通,脚本仍然会执行。
那么我们需要向上寻找,在脚本插入 DOM 树前的捕获它,那就是创建脚本时这个时机。
假设现在有一个动态脚本是这样创建的:
1 var script = document.createElement('script'); 2 script.setAttribute('type', 'text/javascript'); 3 script.setAttribute('src', 'http://www.example.com/xss/c.js'); 4 5 document.getElementsByTagName('body')[0].appendChild(script);
而重写Element.prototype.setAttribute也是可行的:我们发现这里用到了 setAttribute 方法,如果我们能够改写这个原生方法,监听设置src属性时的值,通过黑名单或者白名单判断它,就可以判断该标签的合法性了。
1 // 保存原有接口 2 var old_setAttribute = Element.prototype.setAttribute; 3 4 // 重写 setAttribute 接口 5 Element.prototype.setAttribute = function(name, value) { 6 7 // 匹配到