【前端进阶】什么是XSS攻击,XSS攻击可以分为哪几类?如何防范XSS攻击?

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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,所以第一个字母改成了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任的,导致恶意脚本被执行。

而由于直接在用户的终端运行,恶意代码能够直接获取用户信息,或者利用这些信息冒充用户向网站发起攻击者定义的请求。

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。

存储型XSS

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。

用于需要用户主动打开恶意的URL才能生效,攻击者往往会结合各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跟前面两种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

通过前面的介绍可以得知,XSS攻击有两大要素:

  1. 攻击者提交恶意代码
  2. 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?

1.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?

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?

我们举一个例子,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

问题是:在提交阶段,我们并不确定内容要输出到哪里。

这里的“并不确定内容要输出到哪里”有两层含义:

  1. 用户输入的内容可能同时提供给前端和客户端,而一旦经过escapeHTML(),客户端显示的内容就变成了乱码(5 < 7)。
  2. 在前端中,不同的位置所需的编码也不同。
  • 5 < 7作为HTML拼接页面时,可以正常显示:
<div class="comment">5 lt; 7</div>
  • 5 lt; 7通过Ajax返回,然后复制给JavaScript变量时,前端得到的字符串就是转移后的字符。这个字符不能用于Vue等模板的展示,也不能直接用于内容长度的计算。不能用于标题、alert等。
疑问:展示的时候再进行一次转义是否可以?

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、邮件地址等内容,进行输入过滤还是必要的。

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。这部分分为两类:

  • 防止HTML中出现注入
  • 防止JavaScript执行时,执行恶意代码

2.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,插入到相应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的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

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,但是并不完善。

XSS安全漏斗 简单转义是否有防护作用
HTML 标签文字内容
HTML属性值
CSS内联样式
内联JavaScript
内联JSON
跳转链接

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。

3.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,把不可信的数据当做代码执行了。

在使用.innerHTMLouterHTMLdocument.write()时要特别小心,不要把不可信的数据作为HTMl插入到页面上,而应尽量使用.textContentsetAttribute()等。

如果使用Vue/React技术栈,并且不使用v-html/dangerousSetInnerHTML功能,就在前端render阶段避免innerHTMLouterHTML的XSS隐患。

DOM中的内联事件监听器,如locationonclickonerroronloadonmouseover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。

4.其他XSS防范措施

虽然在渲染页面和执行JavaScript时,通过谨慎的转义可以防止XSS的发生,但完全依靠开发的谨慎依然是不够的。以下介绍一些通用的方案,可以降低XSS带来的风险和后果。

4.1 Content Security Policy

4.2 输入内容长度限制

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

参考:

前端安全系列(一):如何防止XSS攻击?