XSS 防御方法总结
1. XSS攻击原理
XSS原称为CSS(Cross-Site Scripting),因为和层叠样式表(Cascading Style Sheets)重名,所以改称为XSS(X一般有未知的含义,还有扩展的含义)。XSS攻击涉及到三方:攻击者,用户,web server。用户是通过浏览器来访问web server上的网页,XSS攻击就是攻击者通过各种办法,在用户访问的网页中插入自己的脚本,让其在用户访问网页时在其浏览器中进行执行。攻击者通过插入的脚本的执行,来获得用户的信息,比如cookie,发送到攻击者自己的网站(跨站了)。所以称为跨站脚本攻击。XSS可以分为反射型XSS和持久性XSS,还有DOM Based XSS。(一句话,XSS就是在用户的浏览器中执行攻击者自己定制的脚本。)
1.1 反射型XSS
反射性XSS,也就是非持久性XSS。用户点击攻击链接,服务器解析后响应,在返回的响应内容中出现攻击者的XSS代码,被浏览器执行。一来一去,XSS攻击脚本被web server反射回来给浏览器执行,所以称为反射型XSS。
特点:
1> XSS攻击代码非持久性,也就是没有保存在web server中,而是出现在URL地址中;
2> 非持久性,那么攻击方式就不同了。一般是攻击者通过邮件,聊天软件等等方式发送攻击URL,然后用户点击来达到攻击的;
1.2 持久型XSS
区别就是XSS恶意代码存储在web server中,这样,每一个访问特定网页的用户,都会被攻击。
特点:
1> XSS攻击代码存储于web server上;
2> 攻击者,一般是通过网站的留言、评论、博客、日志等等功能(所有能够向web server输入内容的地方),将攻击代码存储到web server上的;
有时持久性XSS和反射型XSS是同时使用的,比如先通过对一个攻击url进行编码(来绕过xss filter),然后提交该web server(存储在web server中), 然后用户在浏览页面时,如果点击该url,就会触发一个XSS攻击。当然用户点击该url时,也可能会触发一个CSRF(Cross site request forgery)攻击。
1.3 DOM based XSS
基于DOM的XSS,也就是web server不参与,仅仅涉及到浏览器的XSS。比如根据用户的输入来动态构造一个DOM节点,如果没有对用户的输入进行过滤,那么也就导致XSS攻击的产生。过滤可以考虑采用esapi4js。
参见:http://www.freebuf.com/articles/web/29177.html , http://www.zhihu.com/question/26628342/answer/33504799
2. XSS 存在的原因
XSS 存在的根本原因是,对URL中的参数,对用户输入提交给web server的内容,没有进行充分的过滤。如果我们能够在web程序中,对用户提交的URL中的参数,和提交的所有内容,进行充分的过滤,将所有的不合法的参数和输入内容过滤掉,那么就不会导致“在用户的浏览器中执行攻击者自己定制的脚本”。
但是,其实充分而完全的过滤,实际上是无法实现的。因为攻击者有各种各样的神奇的,你完全想象不到的方式来绕过服务器端的过滤,最典型的就是对URL和参数进行各种的编码,比如escape, encodeURI, encodeURIComponent, 16进制,10进制,8进制,来绕过XSS过滤。那么我们如何来防御XSS呢?
3. XSS 攻击的防御
XSS防御的总体思路是:对输入(和URL参数)进行过滤,对输出进行编码。
也就是对提交的所有内容进行过滤,对url中的参数进行过滤,过滤掉会导致脚本执行的相关内容;然后对动态输出到页面的内容进行html编码,使脚本无法在浏览器中执行。虽然对输入过滤可以被绕过,但是也还是会拦截很大一部分的XSS攻击。
3.1 对输入和URL参数进行过滤(白名单和黑名单)
下面贴出一个常用的XSS filter的实现代码:
public class XssFilter implements Filter { public void init(FilterConfig config) throws ServletException {} public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain) throws IOException, ServletException { XssHttpServletRequestWrapper xssRequest = new XssHttpServletRequestWrapper((HttpServletRequest)request); chain.doFilter(xssRequest, response); } public void destroy() {} }
public class XssHttpServletRequestWrapper extends HttpServletRequestWrapper { HttpServletRequest orgRequest = null; public XssHttpServletRequestWrapper(HttpServletRequest request) { super(request); orgRequest = request; } /** * 覆盖getParameter方法,将参数名和参数值都做xss过滤。<br/> * 如果需要获得原始的值,则通过super.getParameterValues(name)来获取<br/> * getParameterNames,getParameterValues和getParameterMap也可能需要覆盖 */ @Override public String getParameter(String name) { String value = super.getParameter(xssEncode(name)); if (value != null) { value = xssEncode(value); } return value; } /** * 覆盖getHeader方法,将参数名和参数值都做xss过滤。<br/> * 如果需要获得原始的值,则通过super.getHeaders(name)来获取<br/> * getHeaderNames 也可能需要覆盖 */ @Override public String getHeader(String name) { String value = super.getHeader(xssEncode(name)); if (value != null) { value = xssEncode(value); } return value; } /** * 将容易引起xss漏洞的半角字符直接替换成全角字符 * * @param s * @return */ private static String xssEncode(String s) { if (s == null || s.isEmpty()) { return s; } StringBuilder sb = new StringBuilder(s.length() + 16); for (int i = 0; i < s.length(); i++) { char c = s.charAt(i); switch (c) { case '>': sb.append('>');// 全角大于号 break; case '<': sb.append('<');// 全角小于号 break; case '\'': sb.append('‘');// 全角单引号 break; case '\"': sb.append('“');// 全角双引号 break; case '&': sb.append('&');// 全角 break; case '\\': sb.append('\');// 全角斜线 break; case '#': sb.append('#');// 全角井号 break; case '%': // < 字符的 URL 编码形式表示的 ASCII 字符(十六进制格式) 是: %3c processUrlEncoder(sb, s, i); break; default: sb.append(c); break; } } return sb.toString(); } public static void processUrlEncoder(StringBuilder sb, String s, int index){ if(s.length() >= index + 2){ if(s.charAt(index+1) == '3' && (s.charAt(index+2) == 'c' || s.charAt(index+2) == 'C')){ // %3c, %3C sb.append('<'); return; } if(s.charAt(index+1) == '6' && s.charAt(index+2) == '0'){ // %3c (0x3c=60) sb.append('<'); return; } if(s.charAt(index+1) == '3' && (s.charAt(index+2) == 'e' || s.charAt(index+2) == 'E')){ // %3e, %3E sb.append('>'); return; } if(s.charAt(index+1) == '6' && s.charAt(index+2) == '2'){ // %3e (0x3e=62) sb.append('>'); return; } } sb.append(s.charAt(index)); } /** * 获取最原始的request * * @return */ public HttpServletRequest getOrgRequest() { return orgRequest; } /** * 获取最原始的request的静态方法 * * @return */ public static HttpServletRequest getOrgRequest(HttpServletRequest req) { if (req instanceof XssHttpServletRequestWrapper) { return ((XssHttpServletRequestWrapper) req).getOrgRequest(); } return req; } }
然后在web.xml中配置该filter:
<filter> <filter-name>xssFilter</filter-name> <filter-class>com.xxxxxx.filter.XssFilter</filter-class> </filter> <filter-mapping> <filter-name>xssFilter</filter-name> <url-pattern>/*</url-pattern> </filter-mapping>
主要的思路就是将容易导致XSS攻击的边角字符替换成全角字符。< 和 > 是脚本执行和各种html标签需要的,比如 <script>,& 和 # 以及 % 在对URL编码试图绕过XSS filter时,会出现。我们说对输入的过滤分为白名单和黑名单。上面的XSS filter就是一种黑名单的过滤,黑名单就是列出不能出现的对象的清单,一旦出现就进行处理。还有一种白名单的过滤,白名单就是列出可被接受的内容,比如规定所有的输入只能是“大小写的26个英文字母和10个数字,还有-和_”,所有其他的输入都是非法的,会被抛弃掉。很显然如此严格的白名单是可以100%拦截所有的XSS攻击的。但是现实情况一般是不能进行如此严格的白名单过滤的。
对于输入,处理使用XSS filter之外,对于每一个输入,在客户端和服务器端还要进行各种验证,验证是否合法字符,长度是否合法,格式是否正确。在客户端和服务端都要进行验证,因为客户端的验证很容易被绕过。其实这种验证也分为了黑名单和白名单。黑名单的验证就是不能出现某些字符,白名单的验证就是只能出现某些字符。尽量使用白名单。
3.2 对输出进行编码
在输出数据之前对潜在的威胁的字符进行编码、转义是防御XSS攻击十分有效的措施。如果使用好的话,理论上是可以防御住所有的XSS攻击的。
对所有要动态输出到页面的内容,通通进行相关的编码和转义。当然转义是按照其输出的上下文环境来决定如何转义的。
1> 作为body文本输出,作为html标签的属性输出:
比如:<span>${username}</span>, <p><c:out value="${username}"></c:out></p>
<input type="text" value="${username}" />
此时的转义规则如下:
< 转成 <
> 转成 >
& 转成 &
" 转成 "
' 转成 '
2> javascript事件
<input type="button" onclick='go_to_url("${myUrl}");' />
除了上面的那些转义之外,还要附加上下面的转义:
\ 转成 \\
/ 转成 \/
; 转成 ;(全角;)
3> URL属性
如果 <script>, <style>, <imt> 等标签的 src 和 href 属性值为动态内容,那么要确保这些url没有执行恶意连接。
确保:href 和 src 的值必须以 http://开头,白名单方式;不能有10进制和16进制编码字符。
4. HttpOnly 与 XSS防御
XSS 一般利用js脚步读取用户浏览器中的Cookie,而如果在服务器端对 Cookie 设置了HttpOnly 属性,那么js脚本就不能读取到cookie,但是浏览器还是能够正常使用cookie。(下面的内容转自:http://www.oschina.net/question/12_72706)
一般的Cookie都是从document对象中获得的,现在浏览器在设置 Cookie的时候一般都接受一个叫做HttpOnly的参数,跟domain等其他参数一样,一旦这个HttpOnly被设置,你在浏览器的 document对象中就看不到Cookie了,而浏览器在浏览的时候不受任何影响,因为Cookie会被放在浏览器头中发送出去(包括ajax的时 候),应用程序也一般不会在js里操作这些敏感Cookie的,对于一些敏感的Cookie我们采用HttpOnly,对于一些需要在应用程序中用js操作的cookie我们就不予设置,这样就保障了Cookie信息的安全也保证了应用。
如果你正在使用的是兼容 Java EE 6.0 的容器,如 Tomcat 7,那么 Cookie 类已经有了 setHttpOnly 的方法来使用 HttpOnly 的 Cookie 属性了。
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cookie.setHttpOnly( true ); |
设置完后生成的 Cookie 就会在最后多了一个 ;HttpOnly
另外使用 Session 的话 jsessionid 这个 Cookie 可通过在 Context 中使用 useHttpOnly 配置来启用 HttpOnly,例如:
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< Context path = "" docBase = "D:/WORKDIR/oschina/webapp" reloadable = "false" useHttpOnly = "true" /> |
也可以在 web.xml 配置如下:
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< session-config > < cookie-config > < http-only >true</ http-only > </ cookie-config > < session-config > |
对于 不支持 HttpOnly 的低版本java ee,可以手动设置(比如在一个过滤器中):
String sessionid = request.getSession().getId(); response.setHeader("SET-COOKIE", "JSESSIONID=" + sessionid + "; HttpOnly");
对于 .NET 2.0 应用可以在 web.config 的 system.web/httpCookies 元素使用如下配置来启用 HttpOnly?
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< httpCookies httpOnlyCookies = "true" …> |
而程序的处理方式如下:
C#:
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HttpCookie myCookie = new HttpCookie( "myCookie" ); myCookie.HttpOnly = true ; Response.AppendCookie(myCookie); |
VB.NET:
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Dim myCookie As HttpCookie = new HttpCookie( "myCookie" ) myCookie.HttpOnly = True Response.AppendCookie(myCookie) |
.NET 1.1 只能手工处理:
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Response.Cookies[cookie].Path += ";HttpOnly" ; |
PHP 从 5.2.0 版本开始就支持 HttpOnly
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session.cookie_httponly = True |
PS: 实际测试在 Tomcat 8.0.21 中在 web.xml 和 context中设置 HttpOnly 属性不起作用。只有cookie.setHttpOnly(true); 和
response.setHeader("SET-COOKIE", "JSESSIONID=" + sessionid+ "; HttpOnly"); 起作用。
参考链接:https://www.owasp.org/index.php/HttpOnly#Using_Java_to_Set_HttpOnly
5. 总结下
XSS攻击访问方法:对输入(和URL参数)进行过滤,对输出进行编码;白名单和黑名单结合;
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6. 使用 OWASP AntiSamy Project 和 OWASP ESAPI for Java 来防御 XSS(还有客户端的esapi4js: esapi.js)
上面说到了防御XSS的一些原理和思想,对输入进行过滤,对输出进行编码。那么OWASP组织中项目 AntiSamy 和 ESAPI 就恰恰能够帮助我们。其中 AntiSamy 提供了 XSS Filter 的实现,而 ESAPI 则提供了对输出进行编码的实现。(samy是一个人名,他第一次在MySpace上实现第一个XSS工具蠕虫,所以AntiSamy项目就是反XSS攻击的意思; ESAPI就是enterprise security api的意思;owasp: Open Web Application Securtiy Project)
使用maven可以引入依赖包:
<dependency> <groupId>org.owasp.antisamy</groupId> <artifactId>antisamy</artifactId> <version>1.5.3</version> </dependency> <dependency> <groupId>org.owasp.esapi</groupId> <artifactId>esapi</artifactId> <version>2.1.0</version> </dependency>
使用AntiSamy构造XSS Filter的方法如下:
public class XssFilter implements Filter { public XssFilter() {} public void destroy() {} public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain) throws IOException, ServletException { HttpServletRequest req = (HttpServletRequest)request; HttpServletResponse resp = (HttpServletResponse)response; resp.setHeader("SET-COOKIE", "JSESSIONID=" + req.getSession().getId()+ "; HttpOnly"); chain.doFilter(new XssRequestWrapper(req), resp); } public void init(FilterConfig fConfig) throws ServletException {} }
public class XssRequestWrapper extends HttpServletRequestWrapper { private static Policy policy = null; static { String path = XssRequestWrapper.class.getClassLoader().getResource("antisamy-anythinggoes.xml").getFile(); System.out.println("policy_filepath:" + path); if (path.startsWith("file")) { path = path.substring(6); } try { policy = Policy.getInstance(path); } catch (PolicyException e) { e.printStackTrace(); } } public XssRequestWrapper(HttpServletRequest request) { super(request); } public String getParameter(String paramString) { String str = super.getParameter(paramString); if (str == null) return null; return xssClean(str); } public String getHeader(String paramString) { String str = super.getHeader(paramString); if (str == null) return null; return xssClean(str); } @SuppressWarnings("rawtypes") public Map<String, String[]> getParameterMap() { Map<String, String[]> request_map = super.getParameterMap(); Iterator iterator = request_map.entrySet().iterator(); System.out.println("request_map" + request_map.size()); while (iterator.hasNext()) { Map.Entry me = (Map.Entry) iterator.next(); String[] values = (String[]) me.getValue(); for (int i = 0; i < values.length; i++) { values[i] = xssClean(values[i]); } } return request_map; } public String[] getParameterValues(String paramString) { String[] arrayOfString1 = super.getParameterValues(paramString); if (arrayOfString1 == null) return null; int i = arrayOfString1.length; String[] arrayOfString2 = new String[i]; for (int j = 0; j < i; j++) arrayOfString2[j] = xssClean(arrayOfString1[j]); return arrayOfString2; } private String xssClean(String value) { AntiSamy antiSamy = new AntiSamy(); try { final CleanResults cr = antiSamy.scan(value, policy); // 安全的HTML输出 return cr.getCleanHTML(); } catch (ScanException e) { e.printStackTrace(); } catch (PolicyException e) { e.printStackTrace(); } return value; } }
然后在web.xml中配置:
<filter> <filter-name>XssFilter</filter-name> <filter-class>org.xss.filter.XssFilter</filter-class> </filter> <filter-mapping> <filter-name>XssFilter</filter-name> <url-pattern>/*</url-pattern> </filter-mapping>
上面我们不仅对输入进行扫描过滤,而且设置了response中sessionId的httponly属性,我们看下httponly的实际效果:
我们看到baidu使用了httponly=true,我们的localhost的httponly=true也其作用了。
ESAPI 编码输出,使用方法入下:
ESAPI.encoder().encodeForHTML(String input); ESAPI.encoder().encodeForHTMLAttribute(String input); ESAPI.encoder().encodeForJavaScript(String input); ESAPI.encoder().encodeForCSS(String input); ESAPI.encoder().encodeForURL(String input); MySQLCodec codec = new MySQLCodec(Mode.STANDARD); ESAPI.encoder().encodeForSQL(codec, String input);
对应上面 3.2 中说到的编码输出。encodeForSQL 用于 防御 MySQL 的 sql 注入。
(压缩版的esapi-compressed.js,大小为51K。)
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低危漏洞- X-Frame-Options Header未配置
X-Frame-Options 响应头
X-Frame-Options HTTP 响应头是用来给浏览器指示允许一个页面可否在 <frame>, </iframe> 或者 <object> 中展现的标记。网站可以使用此功能,来确保自己网站的内容没有被嵌到别人的网站中去,也从而避免了点击劫持 (clickjacking) 的攻击。
使用 X-Frame-Options
X-Frame-Options 有三个值:
DENY
表示该页面不允许在 frame 中展示,即便是在相同域名的页面中嵌套也不允许。
SAMEORIGIN
表示该页面可以在相同域名页面的 frame 中展示。
ALLOW-FROM uri
表示该页面可以在指定来源的 frame 中展示。
换一句话说,如果设置为 DENY,不光在别人的网站 frame 嵌入时会无法加载,在同域名页面中同样会无法加载。另一方面,如果设置为 SAMEORIGIN,那么页面就可以在同域名页面的 frame 中嵌套。
配置 Apache
配置 Apache 在所有页面上发送 X-Frame-Options 响应头,需要把下面这行添加到 ‘site’ 的配置中:
Header always append X-Frame-Options SAMEORIGIN
配置 nginx
配置 nginx 发送 X-Frame-Options 响应头,把下面这行添加到 ‘http’, ‘server’ 或者 ‘location’ 的配置中:
add_header X-Frame-Options SAMEORIGIN;
配置 IIS
配置 IIS 发送 X-Frame-Options 响应头,添加下面的配置到 Web.config 文件中:
<system.webServer>
...
<httpProtocol>
<customHeaders>
<add name="X-Frame-Options" value="SAMEORIGIN" />
</customHeaders>
</httpProtocol>
...
</system.webServer>
结果
在 Firefox 尝试加载 frame 的内容时,如果 X-Frame-Options 响应头设置为禁止访问了,那么 Firefox 会用 about:blank 展现到 frame 中。也许从某种方面来讲的话,展示为错误消息会更好一点。
Tomcat处理:
定义一个过滤器filter,在HTTP请求头中加入x-frame-options: SAMEORIGIN即可。
最后补充代码:
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/** * 安全过滤器 * @author digdeep@126.com */ public class SecureFilter implements Filter { @Override public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain) throws IOException, ServletException { HttpServletRequest req = (HttpServletRequest)request; HttpServletResponse resp = (HttpServletResponse)response; String sessionid = req.getSession().getId(); resp.setHeader( "SET-COOKIE" , "JSESSIONID=" + sessionid + "; HttpOnly" ); resp.setHeader( "x-frame-options" , "SAMEORIGIN" ); //X-Frame-Options chain.doFilter(request, response); } @Override public void init(FilterConfig arg0) throws ServletException { } @Override public void destroy() { } } |
进行配置:
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<filter> <filter-name>SecureFilter</filter-name> <filter- class >com.diantu.hemr.filter.SecureFilter</filter- class > </filter> <filter-mapping> <filter-name>SecureFilter</filter-name> <url-pattern>/*</url-pattern> </filter-mapping> |
进行验证生效: