【网络安全】深入探究XSS攻击与防范

1.0 什么是XSS攻击？

1.1 XSS攻击的形式

2.0 XSS攻击的分类

1.0 什么是XSS攻击？

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。

1.1 XSS攻击的形式

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

2.0 XSS攻击的分类

根据攻击的来源，XSS 攻击可分为存储型、反射型和 DOM 型三种。

2.1 存储型XSS攻击

存储型 XSS 的攻击步骤：

攻击者将恶意代码提交到目标网站的数据库中。
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。
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。
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。

2.2 反射型XSS攻击

2.2.1 反射型 XSS 的攻击步骤：

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 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。
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。
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。

2.2.2案例：

QQ 邮箱 m.exmail.qq.com 域名反射型 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：

<script>
getTop().location.href="/cgi-bin/loginpage?autologin=n&errtype=1&verify=&clientuin=aaa"+"&t="+"&d=bbbb";return false;</script><script>alert(document.cookie)</script>"+"...

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。

大概流程：

2.3 DOM型XSS攻击

2.3.1DOM 型 XSS 的攻击步骤：

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。
用户浏览器接收到响应后解析执行，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，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。

2.3.2 可能触发DOM型XSS的属性：

document.referer属性

window.name属性

location属性

innerHTML属性

documen.write属性

······

示例：

利用innerHTML，用于篡改页面：

<script>document.body.innerHTML ="<div style =visibility:visible;><h1>DOM XSS</h1></div>";</script>

3.0 XSS攻击的防范

XSS 攻击有两大要素：

攻击者提交恶意代码。
浏览器执行恶意代码。

3.1 针对输入防范策略

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？

3.1.1 输入过滤

因为恶意代码都喜欢插入<script>、<link>等跳转的标签，那我们直接过滤掉这些标签可行吗？

实际上简单的通过正则判断 script、link、style、img 等HTML标记并不可取，因为，首先输入点的情况变化多样，很难把所有的 html标记的特性都考虑进来，其次对html标记的限制，也会让产品的可用性大大降低（比如有些特殊的关键字会被程序阻止，使得用户使用非常不便），最后这种判断本身也不安全，比如攻击者会在关键字中插入空格、制表符以及其它HTML实体编码来躲避侦测。

那我们将用户输入的一些特殊字符比如 < >、 &等进行转义，这样是否可行呢？
但是有一个问题是：在提交阶段，我们并不确定内容要输出到哪里。

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 < 7。

这里的“并不确定内容要输出到哪里”有两层含义：

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 < 7 )。
在前端中，不同的位置所需的编码也不同。

当 5 < 7 作为 HTML 拼接页面时，可以正常显示：

<div title="comment">5 &lt; 7</div>

当 5 < 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。

3.2 针对输出的防范

通过防范恶意输入的方法不完全可靠，那么我们就考虑如何防范浏览器执行恶意代码。防范有两大点：

防止 HTML 中出现注入。
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。

纯前端渲染：

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。
然后浏览器执行 HTML 中的 JavaScript。
JavaScript 通过 Ajax 加载业务数据，调用 DOM API 更新到页面上。

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。

3.3 其他 XSS 防范措施

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。
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。
白名单: 对于显示富文本来说，不能通过上面的办法来转义所有字符，因为这样会把需要的格式也过滤掉。这种情况通常采用白名单过滤的办法，当然也可以通过黑名单过滤，但是考虑到需要过滤的标签和标签属性实在太多，更加推荐使用白名单的方式。
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。

参考文章：https://juejin.cn/post/6844903685122703367#heading-24