XSS漏洞

攻擊者利用XSS(Cross-site scripting)漏洞攻擊可以在用戶的瀏覽器中執行JS惡意腳本，XSS攻擊可以實現用戶會話劫持、釣魚攻擊、惡意重定向、點擊劫持、掛馬、XSS蠕蟲等，XSS攻擊類型分為：反射型、存儲型、DOM型。

1. 反射型XSS攻擊

示例 - 存在反射型XSS的xss.jsp代碼：

<%=request.getParameter("input")%>

攻擊者通過傳入惡意的input參數值可以在用戶瀏覽器中注入一段JavaScript腳本。

示例 - 注入XSS代碼：

<script>alert('xss');</script>

瀏覽器請求：http://localhost:8000/modules/servlet/xss.jsp?input=%3Cscript%3Ealert(%27xss%27)%3B%3C/script%3E

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2. 存儲型XSS攻擊

示例 - 存在存儲型XSS的guestbook.jsp代碼：

<%@ page contentType="text/html;charset=UTF-8" language="java" %>
<%@ page import="java.text.SimpleDateFormat" %>
<%@ page import="java.util.*" %>
<%
    String username = request.getParameter("username");
    String content = request.getParameter("content");

    String guestBookKey = "GUEST_BOOK";
    List<Map<String, String>> comments = new ArrayList<Map<String, String>>();

    if (content != null) {
        Object obj = application.getAttribute(guestBookKey);

        if (obj != null) {
            comments = (List<Map<String, String>>) obj;
        }

        Map<String, String> comment = new HashMap<String, String>();
        String              ip      = request.getHeader("x-real-ip");

        if (ip == null) {
            ip = request.getRemoteAddr();
        }

        comment.put("username", username);
        comment.put("content", content);
        comment.put("ip", ip);
        comment.put("date", new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss").format(new Date()));

        comments.add(comment);

        application.setAttribute(guestBookKey, comments);
    }
%>
<html>
<head>
    <title>留言板</title>
</head>
<style>
    * {
        margin: 0;
        padding: 0;
    }
</style>
<body>
<div style="border: 1px solid #C6C6C6;">
    <div style="text-align: center;">
        <h2>在線留言板</h2>
    </div>
    <div>
        <dl>
            <%
                Object obj = application.getAttribute(guestBookKey);

                if (obj instanceof List) {
                    comments = (List<Map<String, String>>) obj;

                    for (Map<String, String> comment : comments) {
            %>
            <dd>
                <div style="min-height: 50px; margin: 20px; border-bottom: 1px solid #9F9F9F;">
                    <p><B><%=comment.get("username")%>
                    </B>[<%=comment.get("ip")%>] 于 <%=comment.get("date")%> 發表回復：</p>
                    <p style="margin: 15px 0 5px 0; font-size: 12px;">
                    <pre><%=comment.get("content")%></pre>
                    </p>
                </div>
            </dd>
            <%
                    }
                }
            %>
        </dl>
    </div>
    <div style="background-color: #fff; border: 1px solid #C6C6C6;">
        <form action="#" method="POST" style="margin: 20px;">
            昵稱: <input type="text" name="username" style="width:250px; height: 28px;"/><br/><br/>
            <textarea name="content" style="overflow: auto;width: 100%; height: 250px;"></textarea>
            <input type="submit" value="提交留言" style="margin-top: 20px; width: 80px; height: 30px;"/>
        </form>
    </div>
</div>
</body>
</html>

訪問：http://10.10.99.2:8000/modules/servlet/guestbook.jsp，并在留言內容出填入xss測試代碼，如下：

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提交留言后頁面會刷新，并執行留言的xss代碼：

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3. DOM XSS

示例 - dom.jsp代碼：

<%@ page contentType="text/html;charset=UTF-8" language="java" %>
Date: <span style="color: red;"></span>
<input type="hidden" value="<%=request.getParameter("date")%>" />
<script>
    var date = document.getElementsByTagName("input")[0].value;
    document.getElementsByTagName("span")[0].innerHTML = date;
</script>

正常請求測試：http://localhost:8000/modules/servlet/dom.jsp?date=2020-11-15%2015:57:22

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XSS攻擊測試：http://localhost:8000/modules/servlet/dom.jsp?date=%3Cimg%20src=1%20onerror=alert(/xss/)%20/%3E

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4. XSS防御

XSS最為常見的處理方式是轉義特殊字符，后端程序在接受任何用戶輸入的參數時都應當優先考慮是否會存在XSS攻擊。

4.1 htmlspecialchars

在PHP中通常會使用htmlspecialchars函數會將一些可能有攻擊威脅的字符串轉義為html實體編碼，這樣可以有效的避免XSS攻擊。

*示例 - htmlspecialchars 轉義： *

字符	替換后
`&` (& 符號)	`&`
`"` (雙引號)	`"`
`'` (單引號)	`'`或者`'`
`<` (小于)	`<`
`>` (大于)	`>`

在Java中雖然沒有內置如此簡單方便的函數，但是我們可以通過字符串替換的方式實現類似htmlspecialchars函數的功能。

/**
 * 實現htmlSpecialChars函數把一些預定義的字符轉換為HTML實體編碼
 *
 * @param content 輸入的字符串內容
 * @return HTML實體化轉義后的字符串
 */
public static String htmlSpecialChars(String content) {
  if (content == null) {
    return null;
  }

  char[]        charArray = content.toCharArray();
  StringBuilder sb        = new StringBuilder();

  for (char c : charArray) {
    switch (c) {
      case '&':
        sb.append("&amp;");
        break;
      case '"':
        sb.append("&quot;");
        break;
      case '\'':
        sb.append("&#039;");
        break;
      case '<':
        sb.append("&lt;");
        break;
      case '>':
        sb.append("&gt;");
        break;
      default:
        sb.append(c);
        break;
    }
  }

  return sb.toString();
}

在存儲或者輸出請求參數的時候使用該方法過濾即可實現XSS防御。

4.2 全局的XSSFilter

package com.anbai.sec.vuls.filter;

import javax.servlet.*;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletRequestWrapper;
import java.io.IOException;

public class XSSFilter implements Filter {

    @Override
    public void init(FilterConfig filterConfig) {

    }

    @Override
    public void doFilter(ServletRequest req, ServletResponse resp, FilterChain chain) throws IOException, ServletException {
        HttpServletRequest request = (HttpServletRequest) req;

        // 創建HttpServletRequestWrapper，包裝原HttpServletRequest對象，示例程序只重寫了getParameter方法，
        // 應當考慮如何過濾：getParameter、getParameterValues、getParameterMap、getInputStream、getReader
        HttpServletRequestWrapper requestWrapper = new HttpServletRequestWrapper(request) {
            public String getParameter(String name) {
                // 獲取參數值
                String value = super.getParameter(name);

                // 簡單轉義參數值中的特殊字符
                return value.replace("&", "&amp;").replace("<", "&lt;").replace("'", "&#039;");
            }
        };

        chain.doFilter(requestWrapper, resp);
    }

    @Override
    public void destroy() {

    }

}

web.xml添加XSSFilter過濾器：

<!-- XSS過濾器 -->
<filter>
  <filter-name>XSSFilter</filter-name>
  <filter-class>com.anbai.sec.vuls.filter.XSSFilter</filter-class>
</filter>

<filter-mapping>
  <filter-name>XSSFilter</filter-name>
  <url-pattern>/*</url-pattern>
</filter-mapping>

請求XSS示例程序：http://localhost:8000/modules/servlet/xss.jsp?input=%3Cscript%3Ealert(%27xss%27);%3C/script%3E

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經過全局過濾器轉義后的參數就不會再帶有XSS攻擊能力了。

4.3 RASP XSS攻擊防御

RASP可以實現類似于全局XSSFilter的請求參數過濾功能，比較穩定的一種方式是Hook到javax.servlet.ServletRequest接口的實現類的getParameter/getParameterValues/getParameterMap等核心方法，在該方法return之后插入RASP的檢測代碼。這種實現方案雖然麻煩，但是可以避免觸發Http請求參數解析問題（Web應用無法獲取getInputStream和亂碼等問題）。

示例 - RASP對getParameter返回值Hook示例：

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反射型的XSS防御相對來說比較簡單，直接禁止GET參數中出現<>標簽，只要出現就理解攔截，如：

http://localhost:8000/modules/servlet/xss.jsp?input=<script>alert('xss');</script>

過濾或攔截掉<>后input參數就不再具有攻擊性了。

但是POST請求的XSS參數就沒有那么容易過濾了，為了兼顧業務，不能簡單的使用htmlSpecialChars的方式直接轉義特殊字符，因為很多時候應用程序是必須支持HTML標簽的（如：<img>、<h1>等）。RASP在防御XSS攻擊的時候應當盡可能的保證用戶的正常業務不受影響，否則可能導致用戶無法業務流程阻塞或崩潰。

為了支持一些常用的HTML標簽和HTML標簽屬性，RASP可以通過詞法解析的方式，將傳入的字符串參數值解析成HTML片段，然后分析其中的標簽和屬性是否合法即可。

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4.4 RASP XSS防御能力測試

4.4.1 惡意的HTML標簽屬性XSS測試

示例 - 提交帶有XSS攻擊的Payload：

<img src='1.jpg' width='10px' height='10px' onerror='alert(/xss/);' />

請求示例地址：http://localhost:8000/modules/servlet/guestbook.jsp，并填寫XSS攻擊代碼，如下圖：

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RASP能夠正確識別并攔截XSS攻擊：

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4.4.2 XSS富文本檢測測試

RASP如果要實現精確的XSS檢測能力就必須能夠正確的識別出用戶傳入的數據到底是否合法，經過HTML詞法分析后RASP能夠正確認識用戶傳入的參數值是否是包含了惡意的HTML標簽或者屬性。

示例 - 用戶在留言板中帶圖片回復：

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示例 - 用戶在留言板中回復被注釋的HTML片段：

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經測試，RASP對XSS攻擊防御能力正常，能夠識別合法的HTML和javascript代碼（DOM類XSS占不支持）。

本文章首發在網安wangan.com 網站上。

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1. 反射型XSS攻擊

2. 存儲型XSS攻擊

3. DOM XSS

4. XSS防御

4.1 htmlspecialchars

4.2 全局的XSSFilter

4.3 RASP XSS攻擊防御

4.4 RASP XSS防御能力測試

4.4.1 惡意的HTML標簽屬性XSS測試

4.4.2 XSS富文本檢測測試

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