Web前端安全系列之：XSS攻防及Vue防御（万字长文）

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@笑果杂谈

前言 Web 安全的兴起

Web 攻击技术的发展也可以分为几个阶段。在 Web 1.0 时代，人们更多的是关注服务器端
动态脚本的安全问题，比如将一个可执行脚本（俗称 webshell）上传到服务器上，从而获得权
限。后续有出现了SQL注入，SQL注入的出现是Web安全史上的一个里程碑，SQL注入漏洞至今仍然是Web安全领域中的一个重要组成部分。再后续另一个里程碑的安全问题问世–XSS（跨站脚本攻击）。伴随着 Web 2.0 的兴起，XSS、CSRF 等攻击已经变得更为强大。Web 攻击的思路也从服务器端转向了客户端，转向了浏览器和用户。

Web 技术发展到今天，构建出了丰富多彩的互联网。互联网业务的蓬勃发展，也催生出了
许多新兴的脚本语言，比如 Python、Ruby、NodeJS 等，敏捷开发成为互联网的主旋律。而手机技术、移动互联网的兴起，也给 HTML 5 带来了新的机遇和挑战。与此同时，Web 安全技术，也将紧跟着互联网发展的脚步，不断地演化出新的变化。

跨站脚本攻击（XSS）是客户端脚本安全中的头号大敌。OWASP TOP 10 威胁多次把 XSS
列在榜首，该篇文章将重点介绍XSS的攻防问题

初探`XSS`

跨站脚本攻击，英文全称是 Cross Site Script，本来缩写是 CSS，但是为了和层叠样式表（Cascading Style Sheet，CSS）有所区别，所以在安全领域叫做“XSS”。

XSS攻击，通常指黑客通过HTML注入篡改网页，插入恶意脚本，从而在用户浏览网页时，控制用户浏览器的一种攻击行为。在这种行为最初出现之时，所有的演示案例全是跨域行为，所以叫做 “跨站脚本” 。时至今日，随着Web端功能的复杂化，应用化，是否跨站已经不重要了，但 XSS这个名字却一直保留下来。

随着Web发展迅速发展，Web开发已经被应用的非常广泛了，由之前的单一PC端扩展到现在的移动端（APP、H5），甚至包括桌面工具、设备大屏等等，所以在产生的应用场景越来越多，越来越复杂的情况下，同时大多数互联网（尤其是传统行业）的产品开发版本迭代上线时间非常短，一周一版本，两周一大版本的情况下，忽略了安全这一重要属性，一旦遭到攻击，后果将不堪设想。

`XSS`攻击类型分类

XSS攻击可以分为3类：反射型（非持久型）、存储型（持久型）、基于DOM XSS；

反射型

反射型XSS只是简单地把用户输入的数据“反射”给浏览器。也就是说，黑客往往需要诱使用户“点击”一个恶意链接，才能攻击成功。反射型XSS也叫做 “非持久型 XSS”（Non-persistent XSS）。

通常反射型XSS的恶意代码存在URL里，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。

一个最初级的反射型攻击是：我们对网页数据进行获取:

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head><meta charset="UTF-8"><meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge"><meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0"><title>XSS攻防演练</title>
</head>
<body><div id="t"></div><input id="s" type="button" value="这是一个按钮" onclick="test()">
</body>
<script>function test() {const arr = ['自定义的数据1', '自定义的数据2', '自定义的数据3', '<img src="11" οnerrοr="console.log(window.localStorage)" />']const t = document.querySelector('#t')arr.forEach(item => {const p = document.createElement('p')p.innerHTML = itemt.append(p)})}
</script>
</html>

当黑客点击这是一个按钮时，即可轻松获取本地localStorage数据，从而获取关键信息。

存储型

存储型 XSS 会把用户输入的数据“存储”在服务器端。这种 XSS 具有很强的稳定性。

比较常见的一个场景就是，黑客写下一篇包含有恶意 JavaScript 代码的博客文章，文章发表后，所有访问该博客文章的用户，都会在他们的浏览器中执行这段恶意的 JavaScript 代码。黑客把恶意的脚本保存到服务器端，所以这种 XSS 攻击就叫做 “存储型 XSS”。

<!-- 例如我们分别在网站中的输入框中输入以下信息，并保存到远程数据库 -->
<img src="11" onerror="console.log(window.localStorage)" />
<img src="11" onerror="alert(111)" />

页面输入

在这里插入图片描述

使用者浏览页面，分别先后触发了alert弹框和localStorage获取本地数据：

在这里插入图片描述

以上就是一个典型的存储型攻击。

基于`DOM XSS`

实际上，这种类型的XSS并非按照“数据是否保存在服务器端”来划分，DOM Based XSS从效果上来说也是反射型XSS。单独划分出来，是因为DOM Based XSS 的形成原因比较特别，发现它的安全专家专门提出了这种类型的XSS。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。

接下来我们来看一个简单的示例：

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head><meta charset="UTF-8"><meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge"><meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0"><title>XSS攻防演练</title>
</head>
<body><h3>基于DOM的XSS</h3><input type="text" id="input"><button id="btn">提交内容</button><div id="div"></div>
</body>
<script>const input = document.getElementById('input');const btn = document.getElementById('btn');const div = document.getElementById('div');let inputValue;input.addEventListener('change', (e) => {inputValue = e.target.value;}, false);btn.addEventListener('click', () => {div.innerHTML = `<a href=${inputValue}>链接地址</a>`}, false);
</script>
</html>

我们再页面输入框中输入以下文本'' onclick=alert(/xss/)，这里的''引号是为了关闭掉href属性，给它赋予了一个空值。然后点击提交内容按钮，则页面中的<div id="div"></div>标签包含了一下html内容

<a href onlick="alert(/xss/)">链接地址</a>

在这里插入图片描述

`XSS`攻击防御

关于XSS的防御是非常复杂的，值得幸运的是现代浏览器、前端框架/库已经帮我们做了相当大的一部分工作。

`HttpOnly`

HttpOnly 最早是由微软提出，并在IE 6中最先实现的，至今已经逐渐成为一个标准。浏览器将禁止页面的JavaScript访问带有HttpOnly属性的Cookie。所以我们需要在http的响应头set-cookie时设置httpOnly，让浏览器知道不能通过document.cookie的方式获取到cookie内容。

严格地说，HttpOnly 并非为了对抗 XSS——HttpOnly 解决的是XSS后的 Cookie 劫持攻击。所以说使用HttpOnly有助于缓解XSS攻击，但仍然需要其他能够解决XSS漏洞的方案；

输入检查

对于用户的输入内容我们需要持怀疑态度。在对输入不做任何过滤检查的情况下用户可能输入任何字符串。比如我们期望输入的内容是：hello word, 也许我们收到的内容是onclick=alert(/xss/)。

在XSS的防御上，输入检查一般是检查用户输入的数据中是否包含一些特殊字符，如＜、＞、’、”等。如果发现存在特殊字符，则将这些字符过滤或者编码。这种输入检查的方式，可以称为“XSS Filter”。互联网上有很多开源的“XSS Filter”的实现。比如一个简单的htmlencode转义：

const htmlEncode = function (handleString){return handleString.replace(/&/g,"&amp;").replace(/</g,"&lt;").replace(/>/g,"&gt;").replace(/ /g,"&nbsp;").replace(/\'/g,"&#39;").replace(/\"/g,"&quot;");
}

但是输入检查也有弊端，比如

攻击者绕过前端页面直接使用接口就可以提交恶意代码到远程库中。
输入数据，还可能会被展示在多个地方，每个地方的语境可能各不相同，如果使用单一的替换操作，则可能会出现问题。输入检查也需要有针对性，如果我们想表达的意思是一个数小于另一个数（ 3 < 4）,前端转义后的字符就变成3 < 4，当这个值被存到远端时后，再通过AJAX获取使用就会造成不必要的麻烦，比如我就进行数值计算等等。

输出检查

一般来说，除富文本的输出外，在变量输出到HTML页面时，可以使用编码或转义的方式来防御XSS攻击。

XSS的本质还是一种“HTML 注入”，用户的数据被当成了HTML代码一部分来执行，从而混淆了原本的语义，产生了新的语义。

如同输入检查一样，我们可以对输出进行编码转义。

1.在`HTML`中输出

比如我们的html代码中有这样一段代码：

<div>$htmlVar</div>
<a href="">$htmlVar</a>

如果输出的变量没有进行安全处理，直接使用并渲染在页面中，都能导致直接产生XSS。最终的结果可能生成一下代码：

<div><script>alert('我是一个XSS攻击者')</script></div>
<a href="#"><img href="" onclick="alert('我是另外一个XSS攻击者')"></a>

这个预防的方法就是对html进行转义检查

2. 在`HTML`属性中输出

如果我们的html属性时动态值，那么利用属性也可以被攻击；

<div id="testXSS" data-name=""></div>

现在往data-name属性中插入一段未转义的代码"><script>alert('我是一个XSS攻击者')</script><",结果如下：

<div id="testXSS" data-name=""><script>alert('我是一个XSS攻击者')</script><""></div>

3. 在`<script>`标签中输出

在<script>标签中输出时，首先应该确保输出的变量在引号中。

<script>// 假设userData是攻击者注入的数据let xssVar = userData;
</script>

攻击者需要先闭合引号才能实施XSS攻击：

<script>// 假设userData是攻击者注入的数据let xssVar = "";alert('我是一个script XSS攻击者');
</script>

4. 在`CSS`中输出

在 CSS 和 style、style attribute 中形成 XSS 的方式非常多样化，所以，一般来说，尽可能禁止用户可控制的变量在“<style>标签”、“HTML标签的style属性”以及“CSS 文件”中输出。如果一定有这样的需求，则推荐使用一个关于CSS转义库。

防御`DOM Based XSS`

DOM Based XSS是一种比较特别的XSS漏洞，前文提到的几种防御方法都不太适用，需要特别对待。这个本质上，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。

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。稍后会有专门的Vue关于XSS的防御段落。

会触发DOM Based XSS的地方有很多，以下几个地方是JavaScript输出到HTML页面的必经之路。

document.write();
document.writeln();
xxx.innerHTML();
xxx.outerHTML();
xxx.innerHTML.replace();
document.attachEvent();
window.attachEvent();
window.location();
window.name;

所以开发者需要重点关注这几个地方的参数是否可以被用户控制。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。

`Vue`中的`XSS`防御

如果你在项目中使用了Vue作为前端开发框架，恭喜你，Vue将为你解决绝大多数的XSS攻击问题，但是Vue不是一个预防XSS攻击的框架，在开发使用的时候还是有被攻击的漏洞存在；

`Vue`中的防御措施

不论使用模板还是渲染函数，Vue都会将插值的内容都会自动转义。也就是说对于这份模板：

<template><p>{{userData}}</p>
</template><script>// 从远程获取的数据userData = "<script>alert('xss')</script>"
</script>

最终编译后页面显示的html源码内容如下：

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

原因是Vue帮我们对数据进行了转义，因此避免了脚本注入。该转义通过诸如 textContent 的浏览器原生的 API 完成，所以除非浏览器本身存在安全漏洞，否则不会存在安全漏洞。转义后的内容如下：

&lt;script&gt;alert(&quot;xss&quot;)&lt;/script&gt;

注入`HTML`

如果你要动态注入远程的HTML内容，首先你应该确保这些内容是安全有效的，否则你应该采取一些防御措施，去过滤或转义掉一些危险的标签符号；例如你可以这样显示的渲染HTML：

<!-- 当使用模版时 -->
<div v-html="userProvidedHtml"></div><!-- 当使用渲染函数时 -->
<script>h('div', {domProps: {innerHTML: this.userProvidedHtml}})
</script>
<!-- 当使用JSX 的渲染函数时 -->
<div domPropsInnerHTML={this.userProvidedHtml}></div>

例如我们可以使用一个简单的方法（或者引用一个更加健壮的库/插件XSS来过滤一遍这个远程的userProvidedHtml数据内容，以确保安全；

// 一个简单的函数，通过转义<为&lt以及>为&gt来实现防御HTML节点内容
const escape = function(str){return str.replace(/</g, '&lt;').replace(/>/g, '&gt;')
}

样式注入

在使用Vue 要在模板内避免渲染 style 标签:

<style>{{ userProvidedStyles }}</style>

这是因为，一但通过userProvidedStyles，恶意用户仍可以提供 CSS 来进行“点击诈骗”，例如将链接的样式设置为一个透明的方框覆盖在“登录”按钮之上。然后再把 https://user-XSS-website.com/ 做成你的应用的登录页的样子，它们就可能获取一个用户真实的登录信息，所以Vue推荐使用对象语法且只允许用户提供特定的可以安全控制的property的值:

<!-- sanitizedUrl应为受控的地址 -->
<av-bind:href="sanitizedUrl"v-bind:style="{color: userProvidedColor,background: userProvidedBackground}"
>click me
</a>

安全问题“没有银弹”

在解决安全问题的过程中，不可能一劳永逸，也就是说“没有银弹”。

一般来说，人们都会讨厌麻烦的事情，在潜意识里希望能够让麻烦越远越好。而安全，正是一件麻烦的事情，而且是无法逃避的麻烦。任何人想要一劳永逸地解决安全问题，都属于一相情愿，是“自己骗自己”，是不现实的。

最佳实践

通用的规则是只要允许执行未过滤的用户提供的内容 (不论作为 HTML、JavaScript 甚至 CSS)，你就可能令自己处于被攻击的境地。这些建议实际上不论使用 Vue、React还是别的框架甚至不使用框架，都是成立的。

参考文献

白帽子讲Web安全
Vue官方文档