JavaScript 常見安全漏洞和自動(dòng)化檢測技術(shù)

作者：elknot 2017-01-09 17:17:38

本文介紹了 JavaScript 常見安全漏洞，分析了手工檢測 JavaScript 代碼存在較大的技術(shù)難度。本文跟讀者分享了 JSA 的基本原理和技術(shù)優(yōu)勢，并結(jié)合案例向讀者演示了如何使用 IBM Rational AppScan JSA 測試客戶端 JavaScript 安全。

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前言

隨著 Web2.0 的發(fā)展以及 Ajax 框架的普及，富客戶端 Web 應(yīng)用(Rich Internet Applications，RIA)日益增多，越來越多的邏輯已經(jīng)開始從服務(wù)器端轉(zhuǎn)移至客戶端，這些邏輯通常都是使用 JavaScript 語言所編寫。但遺憾的是，目前開發(fā)人員普遍不太關(guān)注 JavaScript 代碼的安全性。據(jù) IBM X-Force 2011 年中期趨勢報(bào)告揭示，世界五百強(qiáng)的網(wǎng)站及常見知名網(wǎng)站中有 40% 存在 JavaScript 安全漏洞。本文將結(jié)合代碼向讀者展示常見 JavaScript 安全漏洞，旨在幫助讀者能夠在日常編碼工作中規(guī)避這些安全漏洞。此外，客戶端 JavaScript 安全漏洞與服務(wù)器端安全漏洞原理略為不同，自動(dòng)化檢測 JavsScript 安全漏洞目前存在較大的技術(shù)難題，本文將結(jié)合案例跟讀者分享如何利用 IBM Rational AppScan Standard Edition V8.0 新特性(JavaScript Security Analyzer，JSA)技術(shù)自動(dòng)化檢測 JavaScript 安全漏洞。

JavaScript 常見安全漏洞

2010 年 12 月份，IBM 發(fā)布了關(guān)于 Web 應(yīng)用中客戶端 JavaScript 安全漏洞的白皮書，其中介紹了 IBM 安全研究機(jī)構(gòu)曾做過的 JavaScript 安全狀況調(diào)查。樣本數(shù)據(jù)包括了 675 家網(wǎng)站，其中有財(cái)富 500 強(qiáng)公司的網(wǎng)站和另外 175 家著名網(wǎng)站，包括 IT 公司、Web 應(yīng)用安全服務(wù)公司、社交網(wǎng)站等。為了不影響這些網(wǎng)站的正常運(yùn)行，研究人員使用了非侵入式爬蟲，僅掃描了無需登錄即可訪問的部分頁面，每個(gè)站點(diǎn)不超過 200 個(gè)頁面。這些頁面都被保存下來，研究人員采用 IBM 的 JavaScript 安全分析技術(shù)離線分析了這些頁面，集中分析了基于 DOM 的跨站點(diǎn)腳本編制及重定向兩種漏洞。

測試結(jié)果令人驚嘆，這些知名網(wǎng)站中有 14% 存在嚴(yán)峻的 JavaScript 安全問題，黑客可以利用這些漏洞進(jìn)行植入流氓軟件，植入釣魚站點(diǎn)，以及劫持用戶會(huì)話等。更令人驚嘆不已的是，隨著 IBM 的 JavaScript 安全分析技術(shù)的成熟發(fā)展，2011 年中期 X-Force 報(bào)告顯示，IBM 重新測試了上述這些知名網(wǎng)站并發(fā)現(xiàn)了更多的安全漏洞，大約有 40% 的網(wǎng)站存在 JavaScript 安全漏洞。

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下文本文將結(jié)合代碼向讀者展示常見這些 JavaScript 安全漏洞，以便讀者在實(shí)際編碼過程中注意到這些安全問題，及早規(guī)避這些風(fēng)險(xiǎn)。

基于 DOM 的跨站點(diǎn)腳本編制

我們都聽說過 XSS(Cross Site Script，跨站點(diǎn)腳本編制，也稱為跨站腳本攻擊)，指的是攻擊者向合法的 Web 頁面中插入惡意腳本代碼(通常是 HTML 代碼和 JavaScript 代碼)然后提交請求給服務(wù)器，隨即服務(wù)器響應(yīng)頁面即被植入了攻擊者的惡意腳本代碼，攻擊者可以利用這些惡意腳本代碼進(jìn)行會(huì)話劫持等攻擊。跨站點(diǎn)腳本編制通常分為反射型和持久型：當(dāng)請求數(shù)據(jù)在服務(wù)器響應(yīng)頁面中呈現(xiàn)為未編碼和未過濾時(shí)，即為反射型跨站點(diǎn)腳本編制;持久型指的是包含惡意代碼的請求數(shù)據(jù)被保存在 Web 應(yīng)用的服務(wù)器上，每次用戶訪問某個(gè)頁面的時(shí)候，惡意代碼都會(huì)被自動(dòng)執(zhí)行，這種攻擊對于 Web2.0 類型的社交網(wǎng)站來說尤為常見，威脅也更大。應(yīng)對跨站點(diǎn)腳本編制的主要方法有兩點(diǎn)：一是不要信任用戶的任何輸入，盡量采用白名單技術(shù)來驗(yàn)證輸入?yún)?shù);二是輸出的時(shí)候?qū)τ脩籼峁┑膬?nèi)容進(jìn)行轉(zhuǎn)義處理。

但鮮為人知的是還有第三種跨站點(diǎn)腳本編制漏洞。2005 年 Amit Klein 發(fā)表了白皮書《基于 DOM 的跨站點(diǎn)腳本編制—第三類跨站點(diǎn)腳本編制形式》("DOM Based Cross Site Scripting or XSS of the Third Kind")，它揭示了基于 DOM 的跨站點(diǎn)腳本編制不需要依賴于服務(wù)器端響應(yīng)的內(nèi)容，如果某些 HTML 頁面使用了 document.location、document.URL 或者 document.referer 等 DOM 元素的屬性，攻擊者可以利用這些屬性植入惡意腳本實(shí)施基于 DOM 的跨站點(diǎn)腳本編制攻擊。

下面我們將通過一個(gè)很簡單的 HTML 頁面來演示基于 DOM 的跨站點(diǎn)腳本編制原理。假設(shè)有這么一個(gè)靜態(tài) HTML 頁面(如清單 1 所示)，用來展示歡迎用戶成功登錄的信息。

清單 1. 存在 DOM based XSS 的 HTML 代碼

<HTML> 
<TITLE>Welcome!</TITLE> 
Hi 
<SCRIPT> 
 var pos=document.URL.indexOf("name=")+5; 
 document.write(document.URL.substring(pos,document.URL.length)); 
</SCRIPT> 
<BR> 
Welcome to our system 
…

按照該頁面 JavaScript 代碼邏輯，它會(huì)接受 URL 中傳入的 name 參數(shù)并展示歡迎信息，如清單 2 所示：

清單 2. 正常情況下的訪問 URL

http://www.vulnerable.site/welcome.html?name=Jeremy

但如果惡意攻擊者輸入類似如下的腳本，見清單 3，該頁面則會(huì)執(zhí)行被注入的 JavaScript 腳本。

清單 3. 訪問 URL 中注入腳本

http://www.vulnerable.site/welcome.html?name=

很明顯，受害者的瀏覽器訪問以上 URL 的時(shí)候，服務(wù)器端會(huì)跟正常情況下一樣返回清單 1 中所示 HTML 頁面，然后瀏覽器會(huì)繼續(xù)將這個(gè) HTML 解析成 DOM，DOM 中包含的 document 對象的 URL 屬性將包含清單 3 中注入的腳本內(nèi)容，當(dāng)瀏覽器解析到 JavaScript 的時(shí)候會(huì)執(zhí)行這段被注入的腳本，跨站點(diǎn)腳本編制攻擊即成功實(shí)現(xiàn)。

值得關(guān)注的是，通過以上示例可以看出，惡意代碼不需要嵌入服務(wù)器的響應(yīng)中，基于 DOM 的跨站點(diǎn)腳本編制攻擊也能成功。可能某些讀者會(huì)認(rèn)為：目前主流瀏覽器會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)義 URL 中的 '<' 和 '>' 符號，轉(zhuǎn)義后的注入腳本就不會(huì)被執(zhí)行了，基于 DOM 的跨站點(diǎn)腳本編制也就不再有什么威脅了。這句話前半段是對的，但后半段就不準(zhǔn)確了。我們要意識到攻擊者可以很輕松地繞過瀏覽器對 URL 的轉(zhuǎn)義，譬如攻擊者可以利用錨點(diǎn) '#' 來欺騙瀏覽器，如清單 4 所示。瀏覽器會(huì)認(rèn)為 '#' 后面的都是片段信息，將不會(huì)做任何處理。

清單 4. 訪問 URL 中結(jié)合錨點(diǎn)注入腳本

http://www.vulnerable.site/welcome.html#?name=

通過 URL 重定向釣魚

網(wǎng)絡(luò)釣魚是一個(gè)通稱，代表試圖欺騙用戶交出私人信息，以便電子欺騙身份。通過 URL 重定向釣魚指的是 Web 頁面會(huì)采用 HTTP 參數(shù)來保存 URL 值，且 Web 頁面的腳本會(huì)將請求重定向到該保存的 URL 上，攻擊者可以將 HTTP 參數(shù)里的 URL 值改為指向惡意站點(diǎn)，從而順利啟用網(wǎng)絡(luò)釣魚欺騙當(dāng)前用戶并竊取用戶憑證。清單 5 給出了較為常見的含有通過 URL 重定向釣魚漏洞的代碼片段。

清單 5. 執(zhí)行重定向的 JavaScript 代碼片段

<SCRIPT> 
… 
 var sData = document.location.search.substring(1); 
 var sPos = sData.indexOf("url=") + 4; 
 var ePos = sData.indexOf("&", sPos); 
 var newURL; 
 if (ePos< 0) { 
 newURL = sData.substring(sPos); 
 } else { 
 newURL = sData.substring(sPos, ePos); 
 } 
 window.location.href = newURL; 
…

可以看出，這些 JavaScript 腳本負(fù)責(zé)執(zhí)行重定向，新地址是從 document.location、document.URL 或者 document.referer 等 DOM 元素的屬性值中截取出來的，譬如用戶輸入清單 6 所示。

清單 6. 執(zhí)行重定向的 URL

http://www.vulnerable.site/redirect.html?url=http://www.phishing.site

顯然用戶一旦執(zhí)行了清單 6 所示 URL，將被重定向到釣魚網(wǎng)站。這個(gè)漏洞的原理很簡單，比服務(wù)器端的重定向漏洞更好理解。但通過 URL 重定向釣魚的情況下，釣魚站點(diǎn)的網(wǎng)址并不會(huì)被服務(wù)端攔截和過濾，因此，這個(gè)漏洞往往比服務(wù)器端重定向漏洞更具有隱蔽性。

客戶端 JavaScript Cookie 引用

Cookie 通常由 Web 服務(wù)器創(chuàng)建并存儲在客戶端瀏覽器中，用來在客戶端保存用戶的身份標(biāo)識、Session 信息，甚至授權(quán)信息等。客戶端 JavaScript 代碼可以操作 Cookie 數(shù)據(jù)。如果在客戶端使用 JavaScript 創(chuàng)建或修改站點(diǎn)的 cookie，那么攻擊者就可以查看到這些代碼，通過閱讀代碼了解其邏輯，甚至根據(jù)自己所了解的知識將其用來修改 cookie。一旦 cookie 包含了很重要的信息，譬如包含了權(quán)限信息等，攻擊者很容易利用這些漏洞進(jìn)行特權(quán)升級等攻擊。

JavaScript 劫持

許多 Web 應(yīng)用程序都利用 JSON 作為 Ajax 的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，這通常都容易受到 JavaScript 劫持攻擊，傳統(tǒng)的 Web 應(yīng)用程序反而不易受攻擊。JSON 實(shí)際上就是一段 JavaScript，通常是數(shù)組格式。攻擊者在其惡意站點(diǎn)的頁面中通過<SCRIPT>標(biāo)簽調(diào)用被攻擊站點(diǎn)的一個(gè) JSON 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)接口，并通過 JavaScript Function Hook 等技術(shù)取得這些 JSON 數(shù)據(jù)。如果用戶登錄被攻擊網(wǎng)站后(假定其身份認(rèn)證信息是基于 Session Cookie 來保存的)，又被攻擊者誘引訪問了惡意站點(diǎn)頁面，那么，由于<SCRIPT src=">這種標(biāo)簽的請求會(huì)帶上 Cookie 信息，惡意站點(diǎn)會(huì)發(fā)送 JSON 數(shù)據(jù)獲取請求至被攻擊站點(diǎn)，被攻擊站點(diǎn)服務(wù)器會(huì)認(rèn)為當(dāng)前請求是合法的，并返回給惡意站點(diǎn)當(dāng)前用戶的相關(guān) JSON 數(shù)據(jù)，從而導(dǎo)致用戶數(shù)據(jù)泄密。整個(gè)過程相當(dāng)于一個(gè)站外類型的跨站點(diǎn)請求偽造 CSRF 攻擊。

隨著 Ajax 的進(jìn)一步推廣，以及 HTML5 的逐步應(yīng)用，還有更多的客戶端安全漏洞出現(xiàn)。目前對于 JavaScript 的安全研究尚不多，新推出的 HTML5 客戶端存儲、跨域通信等新特型也都跟安全緊密相關(guān)，有興趣的讀者可以作進(jìn)一步閱讀。鑒于筆者知識有限，JavaScript 相關(guān)安全漏洞暫且分享這么多，下面將談?wù)?JavaScript 安全漏洞的檢測技術(shù)。

自動(dòng)化檢測 JavaScript 安全漏洞

正如我們所熟知，檢測代碼安全漏洞一般有白盒檢查和黑盒檢查。白盒檢查側(cè)重于對代碼的分析，可以通過手工代碼審查，或者自動(dòng)代碼分析工具。黑盒檢查主要是模擬黑客攻擊的方式進(jìn)行滲透測試。通常而言，黑盒檢查的準(zhǔn)確度高一些，但代碼覆蓋面比較小，而白盒檢查的代碼覆蓋率較高，但誤報(bào)率比較高。兩種方式相結(jié)合能夠互相彌補(bǔ)不足，混合檢查方式將會(huì)是未來的趨勢。

結(jié)合 JavaScript 代碼而言，出于跨瀏覽器兼容、更好的 Ajax 特性需求等原因，越來越多的 Web 應(yīng)用依賴于第三方的 JavaScript 代碼庫，譬如 Dojo、JQuery 等。這些代碼庫為了降低文件大小，往往都進(jìn)行了代碼壓縮，導(dǎo)致其可讀性極差，因此手工代碼審查幾乎不具備可行性。此外，頁面 JavaScript 調(diào)用入口很多，手工對其進(jìn)行滲透測試的工作量和難度都非常大。因此，我們需要推薦使用自動(dòng)化測試工具來檢測 JavaScript 安全漏洞。

Rational AppScan JSA 原理簡述

JSA 是 Rational AppScan Standard V8.0 新推出的一項(xiàng) AppScan 擴(kuò)展，用來進(jìn)行執(zhí)行靜態(tài) JavaScript 分析，以檢測常見客戶端安全漏洞。JSA 融合了 JavaScript 靜態(tài)污點(diǎn)分析技術(shù)和網(wǎng)站動(dòng)態(tài)爬蟲技術(shù)。簡而言之，AppScan 會(huì)保存爬蟲所探索到的所有 URL 的完整的 HTTP 響應(yīng)，然后 JSA 對這些響應(yīng)頁面逐個(gè)進(jìn)行 JavaScript 代碼分析。JSA 在分析每個(gè)頁面時(shí)應(yīng)用兩個(gè)階段：數(shù)據(jù)流分析和字符串分析。首先，JSA 查找從源(Source)到接收器(Sink)中未經(jīng)過清除工具(Sanitizer)的軌跡。如果可找到此軌跡(Trace)，那么 JSA 將在第二步中使用字符串分析的變體——字符串前綴分析(SPA)進(jìn)行驗(yàn)證。相比于單純的 JavaScript 代碼靜態(tài)分析技術(shù)而言，JSA 技術(shù)更為先進(jìn)和準(zhǔn)確，因?yàn)樗窃谕耆馕龊玫?HTML 頁面及 DOM 環(huán)境中進(jìn)行安全漏洞分析。

如今 Web2.0 網(wǎng)站及 Ajax 應(yīng)用中，HTML 頁面往往都需要瀏覽器基于服務(wù)器響應(yīng)里的 HTML 和 JavaScript 代碼進(jìn)行動(dòng)態(tài)解析后才形成完整的 HTML 和 DOM，單純基于服務(wù)器響應(yīng)中的 JavaScript 代碼進(jìn)行靜態(tài)污點(diǎn)分析存在一個(gè)明顯缺陷 -- 其所測 JavaScript 代碼及執(zhí)行環(huán)境不一定完整，因此它無法保證測試的準(zhǔn)確度和全面性。JSA 正是克服了以上缺點(diǎn)，融合了白盒檢測和黑盒檢測兩種測試方法的優(yōu)點(diǎn)，并引入 IBM 的字符串分析技術(shù)，所以 JSA 有著更好的準(zhǔn)確性和全面性。

利用 AppScan 檢測 JavaScript 安全漏洞

Altoro Mutual 是 IBM 所提供的 Web 安全漏洞演示網(wǎng)站，下文筆者將向讀者展示如何利用 AppScan JSA 來檢測該網(wǎng)站所存在的 JavaScript 安全漏洞。

啟動(dòng) AppScan，點(diǎn)擊菜單"掃描– 掃描配置"打開掃描配置對話框，設(shè)置起始 URL 為"http://demo.testfire.net"。

1. 設(shè)置起始 URL

在掃描配置對話框左側(cè)，點(diǎn)擊"登錄管理"，然后點(diǎn)擊右側(cè)的"記錄 ..."按鈕錄制登錄過程，確保會(huì)話中檢測處于活動(dòng)狀態(tài)。

2. 設(shè)置登錄方法

在掃描配置對話框左側(cè)，點(diǎn)擊"測試策略"，檢查測試策略設(shè)置。默認(rèn)測試策略應(yīng)該是"缺省"，其已經(jīng)包含了常見 JavaScript 測試，可以點(diǎn)擊"已啟用 / 已禁止"查看當(dāng)前默認(rèn)啟用的測試策略。

3. 檢查測試策略

關(guān)閉掃描配置對話框，點(diǎn)擊菜單"掃描 -- 僅探索"或單擊快捷按鈕(如圖 4 所示)啟動(dòng)探索。本文僅示例如何檢測 JavaScript 安全漏洞，所以選擇"僅探索"+ 客戶端 JavaScript 分析的測試方式。

4. 啟動(dòng)探索

點(diǎn)擊菜單"工具– 擴(kuò)展名– JavaScript Security Analyzer"或者快捷按鈕(如圖 5 所示)打開"分析 JavaScript"。在彈出的 JavaScript Security Analyzer 對話框中，單擊"立即分析"。

5. 分析 JavaScript

JavaScript Security Analyzer 掃描完成后，即在結(jié)果列表中列出所發(fā)現(xiàn)的客戶端 JavaScript 安全漏洞。如下圖所示，Altoro Mutual 站點(diǎn)存在"基于 DOM 的跨站點(diǎn)腳本編制"及"開放式重定向"漏洞，下文將展示這些漏洞的詳細(xì)信息。

6. 查看掃描結(jié)果

展開結(jié)果列表中的"基于 DOM 的跨站點(diǎn)腳本編制"，單擊第一個(gè)"JavaScript"問題，在下方的問題信息中將會(huì)展示其詳細(xì)信息。我們可以看出，AppScan 保存了對 JavaScript 問題代碼的分析結(jié)果，并用黃色標(biāo)識定位了源(Source)和接收器(Sink)，利于開發(fā)人員快速修復(fù)該漏洞。

7. 基于 DOM 的跨站點(diǎn)腳本編制問題信息

同樣，展開并查看"開放式重定向"問題，在問題信息欄中展示了該漏洞的代碼分析結(jié)果。

8. 開放式重定向問題信息

注意：

本文為了快速展示如何檢測 JavaScript 安全漏洞，所以選擇"僅探索"+ 客戶端 JavaScript 分析的測試方式。實(shí)際工作中，建議您只需要跟通常一樣進(jìn)行掃描(即手工探索結(jié)合自動(dòng)探索站點(diǎn)，然后執(zhí)行測試)，AppScan 默認(rèn)會(huì)在測試過程中自動(dòng)執(zhí)行 JavaScript Security Analyzer。

Rational AppScan Standard 能檢測已知常見 JavaScript 安全漏洞，但 Altoro Mutual 僅展示了基于 DOM 的跨站腳本編制和重定向漏洞，故本案例的結(jié)果列表中僅包含上述兩項(xiàng)安全漏洞。

結(jié)論

java企業(yè)級通用權(quán)限安全框架源碼 SpringMVC mybatis or hibernate+ehcache shiro druid bootstrap HTML5

【本文是51CTO專欄作者elknot的原創(chuàng)文章，轉(zhuǎn)載請通過51CTO獲取授權(quán)】

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責(zé)任編輯：趙寧寧來源： 51CTO專欄