2020-06-12

Web安全之 XSS 攻击

简介

XSS，全称跨站脚本攻击（Cross-Site Scripting），是一种网络安全漏洞攻击，指攻击者在网页中嵌入恶意脚本，当其他用户浏览该网页时，恶意脚本就会在其浏览器上执行，从而达到攻击者窃取用户信息、破坏数据、篡改网页内容、在用户浏览器上执行非法任务等目的。

案例

反射型XSS

在Node.js中，一个反射型XSS攻击的案例可能涉及一个web应用，该应用没有正确地处理或转义用户输入的数据，并将其直接插入到HTML响应中。攻击者可以构造一个包含恶意脚本的URL，当其他用户访问这个URL时，恶意脚本会在用户的浏览器中执行。

以下是一个简单的Node.js反射型XSS攻击的案例：

const express = require('express');
const app = express();
app.use(express.static('public'));

app.get('/profile', (req, res) => {
  // 假设用户可以通过URL参数传递他们的名字
  const username = req.query.username;

  // 没有对用户输入进行任何处理或转义
  const html = `<html>
                <body>
                  <h1>Welcome, ${username}!</h1>
                </body>
              </html>`;

  res.send(html);
});

const PORT = process.env.PORT || 3000;
app.listen(PORT, () => {
  console.log(`Server is running on port ${PORT}`);
});

在这个例子中，我们创建了一个简单的Express应用，其中有一个/profile路由，该路由从URL的查询参数中获取用户名（username）。然后，我们将这个用户名嵌入到一个HTML字符串中，并将其作为响应发送回客户端。

攻击者可以构造一个包含恶意脚本的URL，如：

1	http://example.com/profile?username=<script>alert('XSS');</script>

当用户访问这个URL时，浏览器会接收到包含恶意脚本的HTML响应，并执行该脚本，从而触发XSS攻击。

为了防止反射型XSS攻击，开发者应该对用户输入进行适当的过滤和转义。在这个案例中，可以使用如escape-html这样的库来转义HTML特殊字符：

const escapeHtml = require('escape-html');

app.get('/profile', (req, res) => {
  const username = req.query.username;

  // 转义用户输入中的HTML特殊字符
  const escapedUsername = escapeHtml(username);

  const html = `<html>
                <body>
                  <h1>Welcome, ${escapedUsername}!</h1>
                </body>
              </html>`;

  res.send(html);
});

通过转义用户输入，恶意脚本将不会被浏览器执行，从而防止了XSS攻击。此外，开发者还应该使用内容安全策略（CSP）等额外安全措施来增强应用的安全性。

存储型XSS

在存储型XSS（Persistent XSS）攻击中，恶意脚本被用户提交并存储到服务器端的数据库中。当其他用户访问包含这些恶意脚本的页面时，脚本会在用户的浏览器上执行。下面是一个简单的Node.js存储型XSS案例，我们将使用Express框架和MongoDB数据库。

首先，确保你已经安装了以下依赖：

1	npm install express body-parser mongoose

然后，你可以创建一个简单的Express应用，并设置一个MongoDB数据库来存储评论。

const express = require('express');
const bodyParser = require('body-parser');
const mongoose = require('mongoose');

const app = express();

// 连接到MongoDB数据库
mongoose.connect('mongodb://localhost/xss-example', { useNewUrlParser: true, useUnifiedTopology: true });

// 定义评论模型
const Comment = mongoose.model('Comment', new mongoose.Schema({
  content: String
}));

// 使用body-parser中间件来解析请求体
app.use(bodyParser.urlencoded({ extended: true }));

// 路由：添加评论
app.post('/comment', async (req, res) => {
  try {
    // 创建新的评论并保存到数据库
    const newComment = new Comment({ content: req.body.content });
    await newComment.save();
    res.send('Comment added successfully!');
  } catch (error) {
    console.error(error);
    res.status(500).send('An error occurred while saving the comment.');
  }
});

// 路由：显示所有评论
app.get('/comments', async (req, res) => {
  try {
    // 从数据库中获取所有评论
    const comments = await Comment.find({});

    // 渲染评论列表的HTML
    const html = renderComments(comments);
    res.send(html);
  } catch (error) {
    console.error(error);
    res.status(500).send('An error occurred while fetching the comments.');
  }
});

// 渲染评论列表的HTML
function renderComments(comments) {
  let html = '<html><body>';
  comments.forEach(comment => {
    // 这里没有对评论内容进行转义，这会导致存储型XSS漏洞
    html += `<div>${comment.content}</div>`;
  });
  html += '</body></html>';
  return html;
}

// 启动服务器
const PORT = process.env.PORT || 3000;
app.listen(PORT, () => {
  console.log(`Server is running on port ${PORT}`);
});

在这个案例中，我们定义了一个Comment模型，用于在MongoDB数据库中存储评论。/comment路由接受POST请求，将用户提交的评论保存到数据库中。/comments路由则负责从数据库中检索所有评论，并将它们渲染为HTML页面。

重要提示：在这个案例的renderComments函数中，我们没有对评论内容进行任何形式的转义或过滤。这意味着如果用户在评论中输入了恶意脚本，它将被直接插入到HTML页面中，并在其他用户查看该页面时执行。这就是存储型XSS攻击的核心。

为了防止存储型XSS攻击，你应该对所有的用户输入进行适当的转义或过滤。在Express应用中，你可以使用如express-sanitized和helmet这样的中间件来设置一些基本的HTTP头，以增加安全性。另外，使用模板引擎（如ejs、pug等）也可以帮助你更安全地渲染用户输入的数据，因为这些模板引擎通常会自动转义特殊字符。此外，对于存储型XSS，还需要确保在将用户数据插入到HTML之前进行适当的转义处理。

DOM型XSS

在React应用程序中，DOM型XSS（跨站脚本）攻击通常发生在直接将用户输入嵌入到JSX中而没有进行适当的转义或过滤时。React本身不会自动转义用户输入，因此开发者需要确保在渲染用户输入之前进行适当的处理。下面是一个简单的React应用案例，展示了如果不正确地处理用户输入，可能会导致的DOM型XSS攻击：

首先，创建一个简单的React组件，它将接收一个名为username的属性，并将其直接渲染到页面上：

import React from 'react';

function UserProfile({ username }) {
  return (
    <div>
      <h1>Welcome, {username}!</h1>
    </div>
  );
}

export default UserProfile;

然后，在父组件中使用这个UserProfile组件，并假设从某个地方（例如URL参数、数据库或用户输入）获取username：

import React from 'react';
import UserProfile from './UserProfile';

function App() {
  // 假设这是从某个不安全的来源获取的用户名
  const username = "Alice <img src='https://example.com/x.png' onerror='alert(\"XSS\")' />";

  return (
    <div className="App">
      <UserProfile username={username} />
    </div>
  );
}

export default App;

在这个案例中，如果username包含了恶意的HTML和JavaScript代码，那么这段代码将会被执行，导致XSS攻击。

为了防止这种攻击，你应该在渲染用户输入之前使用某种方法对其进行转义，以确保它不会被浏览器解析为HTML或JavaScript代码。在React中，你可以使用内置的dangerouslySetInnerHTML属性配合适当的转义函数来安全地渲染HTML内容。然而，这通常不是推荐的做法，因为它可能会引入其他安全风险。

更好的做法是使用库如react-dom-purify来清理用户输入中的潜在恶意代码。下面是如何使用react-dom-purify来防止XSS攻击的例子：

首先，安装react-dom-purify：

1	npm install react-dom-purify

然后，在你的React组件中使用它：

import React from 'react';
import DOMPurify from 'react-dom-purify';

function UserProfile({ username }) {
  // 使用DOMPurify来清理用户输入中的潜在恶意代码
  const safeUsername = DOMPurify.sanitize(username);

  return (
    <div>
      <h1>Welcome, {safeUsername}!</h1>
    </div>
  );
}

export default UserProfile;

在这个修改后的例子中，即使username包含了恶意的HTML和JavaScript代码，DOMPurify.sanitize函数也会将其清理掉，确保它们不会被浏览器执行。

总之，为了防止DOM型XSS攻击，你应该始终确保在将用户输入渲染到React组件之前对其进行适当的转义或清理。

ejs 模板引擎

例如，如果你使用ejs作为模板引擎，你可以这样渲染评论：

<body>
  <% comments.forEach(function(comment) { %>
    <div><%= comment.content %></div>
  <% }); %>
</body>

在这个例子中，<%= comment.content %>会自动转义comment.content中的特殊字符，从而防止XSS攻击。

为了防止反射型和存储型XSS攻击，开发者应该对用户输入的数据进行适当的验证、过滤和转义。在Node.js中，可以使用诸如express-sanitized和helmet等中间件来增强应用的安全性。此外，对于存储型XSS，还需要确保在将用户数据插入到HTML之前进行适当的转义处理。

express-sanitized 中间件

express-sanitized 是一个 Express.js 的中间件，用于帮助防止跨站脚本（XSS）攻击。它通过提供一组函数来清理和转义用户输入的数据，从而减少潜在的安全风险。然而，需要注意的是，express-sanitized 本身并不提供全面的 XSS 保护。它应当与其他安全措施（如内容安全策略（CSP）、HTTP 头设置等）一起使用。

下面是一个简单的 Node.js 案例，演示了如何使用 express-sanitized 中间件来防止反射型 XSS 攻击：

首先，你需要安装 express 和 express-sanitized：

1	npm install express express-sanitized

然后，你可以创建一个简单的 Express 应用，并使用 express-sanitized 来清理用户输入的数据：

const express = require('express');
const sanitized = require('express-sanitized');
const app = express();

// 使用 express-sanitized 中间件
app.use(sanitized());

// 一个简单的 GET 路由，接收用户输入并反射回去
app.get('/reflect', (req, res) => {
  // 假设我们从 URL 参数中获取用户输入
  const userInput = req.query.message;

  // 使用 express-sanitized 的 sanitize 函数来清理用户输入
  const cleanedInput = sanitized.sanitize(userInput);

  // 将清理后的用户输入嵌入到 HTML 中
  const html = `
    <html>
      <body>
        <h1>Welcome, ${cleanedInput}!</h1>
      </body>
    </html>
  `;

  res.send(html);
});

const PORT = process.env.PORT || 3000;
app.listen(PORT, () => {
  console.log(`Server is running on port ${PORT}`);
});

在这个例子中，我们定义了一个 /reflect 路由，该路由从 URL 参数 message 中获取用户输入。然后，我们使用 express-sanitized 的 sanitize 函数来清理用户输入，该函数会移除或转义潜在的恶意脚本标签。最后，我们将清理后的用户输入嵌入到 HTML` 响应中。

然而，需要注意的是，仅仅依赖 express-sanitized 是不够的。你应该始终遵循最佳实践，如使用模板引擎（如 Pug、EJS 等）来自动处理 HTML 转义，设置适当的 HTTP 头（如 X-XSS-Protection 和 Content-Security-Policy），并且对用户输入进行严格的验证和过滤。

另外，express-sanitized 可能不是最新的或最广泛使用的 XSS 防护中间件。对于更全面的 XSS 防护，你可以考虑使用 helmet 中间件，它提供了多种增强 Express 应用安全性的功能，包括 XSS 防护。

helmet 中间件

helmet 是一个 Express.js 的中间件，用于设置各种 HTTP 头来帮助预防一些已知的 web 漏洞，包括跨站脚本攻击（XSS）和数据泄露等。尽管 helmet 本身并不能完全防止 XSS 攻击，但它可以通过设置某些 HTTP 头来减少攻击面。

下面是一个使用 helmet 中间件来增强 Express.js 应用安全性的简单案例：

首先，你需要安装 express 和 helmet：

1	npm install express helmet

然后，创建一个 Express 应用并引入 helmet 中间件：

const express = require('express');
const helmet = require('helmet');

const app = express();

// 使用 helmet 中间件
app.use(helmet());

// 一个简单的 GET 路由
app.get('/', (req, res) => {
  res.send('Hello, World!');
});

const PORT = process.env.PORT || 3000;
app.listen(PORT, () => {
  console.log(`Server is running on port ${PORT}`);
});

在上面的代码中，helmet() 函数是一个方便的快捷方式，用于启用多个安全头。这些头包括：

content-security-policy：帮助检测和缓解某些类型的攻击，包括跨站脚本和数据注入攻击。
x-dns-prefetch-control：控制浏览器是否应该执行 DNS 预取。
x-frame-options：指示浏览器是否应该允许页面被嵌入到 <iframe>、<frame>、<embed> 或 <object> 元素中。
x-content-type-options：防止浏览器猜测响应的 MIME 类型。
x-xss-protection：启用浏览器的反射型 XSS 保护。
x-permitted-cross-domain-policies：限制 Adobe Flash Player 的跨域策略文件的使用。
referrer-policy：控制浏览器在发送 HTTP 引用头时如何生成和发送引用信息。

请注意，尽管 helmet 提供了这些保护措施，但它们并不是万无一失的。特别是 content-security-policy 头，它允许你明确指定哪些内容是安全的，是防止 XSS 攻击的重要工具。你需要根据你的应用程序的具体需求来配置它。

此外，你还需要确保应用程序的其他部分（如模板引擎、用户输入验证等）也采取了适当的安全措施。helmet 只能作为安全策略的一部分，而不能单独依赖它来完全防止 XSS 攻击。

预防措施

为了防范XSS攻击，可以采取以下措施：

对用户输入的数据进行过滤和转义，防止恶意脚本的注入。
使用HTTPOnly属性设置Cookie，防止攻击者通过XSS攻击窃取用户信息。
使用 CSP 内容安全策略（Content-Security-Policy）限制网站中能够执行的脚本，防止恶意脚本的执行。
使用最新的Web安全技术和框架，如React、Vue等，它们提供了内置的XSS防护措施。
定期对网站进行安全漏洞扫描和测试，及时发现和修复XSS漏洞。

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2020-06-12

Web安全之 XSS 攻击