在 Web 安全领域中，XSS 和 CSRF 是最常见的攻击方式。本文将会简单介绍 XSS 的攻防问题。

XSS 攻击

什么是 XSS

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是可信的，导致恶意脚本被执行。

用户是通过哪种方法“注入”恶意脚本的呢？

  • 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）

XSS 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。

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

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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

反射型 XSS 的原理：

攻击者诱导用户访问一个带有恶意代码的 URL 后，服务器端接收数据后处理，然后把带有恶意代码的数据发送到浏览器端，浏览器端解析这段带有 XSS 代码的数据后当做脚本执行，最终完成 XSS 攻击。

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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 的恶意代码存在服务器上，反射型 XSS 的恶意代码存在 URL 里。
  • 存储型 XSS 攻击时恶意脚本会存储在目标服务器上。

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

DOM 型 XSS 的原理：

DOM 型 XSS 形成原因是通过修改页面的 DOM 节点形成的 XSS。 DOM 型 XSS 攻击中，取出和执行恶意代码都由浏览器端完成，属于前端自身的安全漏洞。

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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。

XSS 攻击的预防

现在主流的浏览器内置了防范 XSS 的措施，例如 CSP。但对于开发者来说，也应该寻找可靠的解决方案来防止 XSS 攻击。

通过前面的介绍可以得知，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。
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？

输入过滤

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？

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 &lt; 7。

问题是：在提交阶段，我们并不确定内容要输出到哪里：

  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 &lt; 7 )。
  2. 在前端中，不同的位置所需的编码也不同。
    • 当 5 &lt; 7 作为 HTML 拼接页面时，可以正常显示：<div title="comment">5 &lt; 7</div>
    • 当 5 &lt; 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。

而在一些前端框架中，都会有一份 decodingMap， 用于对用户输入所包含的特殊字符或标签进行编码或过滤，如 <，>，script，防止 XSS 攻击：

// vuejs 中的 decodingMap
// 在 vuejs 中，如果输入带 script 标签的内容，会直接过滤掉
const decodingMap = {
  '&lt;': '<',
  '&gt;': '>',
  '&quot;': '"',
  '&amp;': '&',
  '&#10;': '\n'
}
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，分为两类：
  • 防止 HTML 中出现注入。
  • 防止 JavaScript 执行时，执行恶意代码。

预防存储型和反射型 XSS 攻击

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：

  • 改成纯前端渲染，把代码和数据分隔开。
  • 对 HTML 做充分转义。

纯前端渲染

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。

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：

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。

预防 DOM 型 XSS 攻击

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，<a> 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。

<!-- 链接内包含恶意代码 -->
<a href="UNTRUSTED">1</a>

<script>
// setTimeout()/setInterval() 中调用恶意代码
setTimeout("UNTRUSTED")
setInterval("UNTRUSTED")

// location 调用恶意代码
location.href = 'UNTRUSTED'

// eval() 中调用恶意代码
eval("UNTRUSTED")
</script>

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。

其他 XSS 防范措施

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。

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。

其他安全措施

  • 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。

XSS 的检测

  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。

XSS 攻击的总结

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。
  • 避免内联事件 尽量不要使用 onLoad="onload('')"、onClick="go('')" 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。

参考文章

浅说 XSS 和 CSRF

前端安全系列（一）：如何防止XSS攻击？