解析如何防止XSS跨站脚本攻击

本文为大家提供了简单的实战模式以防止XSS跨站脚本攻击通过output escaping/encoding发动攻击。虽然存在大量跨站脚本攻击者，不过只要遵守本文提供的几个规则就能有效抵御XSS跨站脚本攻击。　　这些规则适用于所有不同类别的XSS跨站脚本攻击，可以通过在服务端执行适当的解码来定位映射的XSS以及存储的XSS，由于XSS也存在很多特殊情况，因此强烈推荐使用解码库。另外，基于XSS的DOM也可以通过将这些规则运用在客户端的不可信数据上来定位。

    本文为大家提供了简单的实战模式以防止XSS跨站脚本攻击通过output escaping/encoding发动攻击。虽然存在大量跨站脚本攻击者，不过只要遵守本文提供的几个规则就能有效抵御XSS跨站脚本攻击。

　　这些规则适用于所有不同类别的XSS跨站脚本攻击，可以通过在服务端执行适当的解码来定位映射的XSS以及存储的XSS，由于XSS也存在很多特殊情况，因此强烈推荐使用解码库。另外，基于XSS的DOM也可以通过将这些规则运用在客户端的不可信数据上来定位。

　　不可信数据

　　不可信数据通常是来自HTTP请求的数据，以URL参数、表单字段、标头或者Cookie的形式。不过从安全角度来看，来自数据库、网络服务器和其他来源的数据往往也是不可信的，也就是说，这些数据可能没有完全通过验证。

　　应该始终对不可信数据保持警惕，将其视为包含攻击，这意味着在发送不可信数据之前，应该采取措施确定没有攻击再发送。由于应用程序之间的关联不断深化，下游直译程序执行的攻击可以迅速蔓延。

　　传统上来看，输入验证是处理不可信数据的最好办法，然而，输入验证法并不是注入式攻击的最佳解决方案。首先，输入验证通常是在获取数据时开始执行的，而此时并不知道目的地所在。这也意味着我们并不知道在目标直译程序中哪些字符是重要的。其次，可能更加重要的是，应用程序必须允许潜在危害的字符进入，例如，是不是仅仅因为SQL认为Mr. O'Malley名字包含特殊字符他就不能在数据库中注册呢?

　　虽然输入验证很重要，但这始终不是解决注入攻击的完整解决方案，最好将输入攻击作为纵深防御措施，而将escaping作为首要防线。

　　解码(又称为Output Encoding)

　　“Escaping”解码技术主要用于确保字符作为数据处理，而不是作为与直译程序的解析器相关的字符。有很多不同类型的解码，有时候也被成为输出“解码”。有些技术定义特殊的“escape”字符，而其他技术则包含涉及若干字符的更复杂的语法。

　　不要将输出解码与Unicode字符编码的概念弄混淆了，后者涉及映射Unicode字符到位序列。这种级别的编码通常是自动解码，并不能缓解攻击。但是，如果没有正确理解服务器和浏览器间的目标字符集，有可能导致与非目标字符产生通信，从而招致跨站XSS脚本攻击。这也正是为所有通信指定Unicode字符编码(字符集)(如UTF-8等)的重要所在。

　　Escaping是重要的工具，能够确保不可信数据不能被用来传递注入攻击。这样做并不会对解码数据造成影响，仍将正确呈现在浏览器中，解码只能阻止运行中发生的攻击。

　　注入攻击理论

　　注入攻击是这样一种攻击方式，它主要涉及破坏数据结构并通过使用特殊字符(直译程序正在使用的重要数据)转换为代码结构。XSS是一种注入攻击形式，浏览器作为直译程序，攻击被隐藏在HTML文件中。HTML一直都是代码和数据最差的mashup，因为HTML有很多可能的地方放置代码以及很多不同的有效编码。HTML是很复杂的，因为它不仅是层次结构的，而且还包含很多不同的解析器(XML、HTML、JavaScript、VBScript、CSS、URL等)。

　　要想真正明白注入攻击与XSS的关系，必须认真考虑HTML DOM的层次结构中的注入攻击。在HTML文件的某个位置(即开发者允许不可信数据列入DOM的位置)插入数据，主要有两种注入代码的方式：

　　Injecting UP，上行注入

　　最常见的方式是关闭现有的context并开始一个新的代码context，例如，当你关闭HTML属性时使用">并开始新的<SCRIPT>标签。这种攻击将关闭原始context(层次结构的上层部分)，然后开始新的标签允许脚本代码执行。记住，当你试图破坏现有context时你可以跳过很多层次结构的上层部分，例如</SCRIPT>可以终止脚本块，即使该脚本块被注入脚本内方法调用内的引用字符，这是因为HTML解析器在JavaScript解析器之前运行。

　　Injecting DOWN，下行注入

　　另一种不太常见的执行XSS注入的方式就是，在不关闭当前context的情况下，引入一个subcontext。例如，将<IMG src="...">改为<IMG src="javascript:alert(1)">，并不需要躲开HTML属性context，相反只需要引入允许在src属性内写脚本的context即可。另一个例子就是CSS属性中的expression()功能，虽然你可能无法躲开引用CSS属性来进行上行注入，你可以采用xss:expression(document.write(document.cookie))且无需离开现有context。

　　同样也有可能直接在现有context内进行注入，例如，可以采用不可信的输入并把它直接放入JavaScript context。这种方式比你想象的更加常用，但是根本不可能利用escaping(或者任何其他方式)保障安全。从本质上讲，如果这样做，你的应用程序只会成为攻击者将恶意代码植入浏览器的渠道。

　　本文介绍的规则旨在防止上行和下行XSS注入攻击。防止上行注入攻击，你必须避免那些允许你关闭现有context开始新context的字符;而防止攻击跳跃DOM层次级别，你必须避免所有可能关闭context的字符;下行注入攻击，你必须避免任何可以用来在现有context内引入新的sub-context的字符。

　　积极XSS防御模式

　　本文把HTML页面当作一个模板，模板上有很多插槽，开发者允许在这些插槽处放置不可信数据。在其他地方放置不可信数据是不允许的，这是“白名单”模式，否认所有不允许的事情。

　　根据浏览器解析HTML的方式的不同，每种不同类型的插槽都有不同的安全规则。当你在这些插槽处放置不可信数据时，必须采取某些措施以确保数据不会“逃离”相应插槽并闯入允许代码执行的context。从某种意义上说，这种方法将HTML文档当作参数化的数据库查询，数据被保存在具体文职并与escaping代码context相分离。

　　本文列出了最常见的插槽位置和安全放置数据的规则，基于各种不同的要求、已知的XSS载体和对流行浏览器的大量手动测试，我们保证本文提出的规则都是安全的。

　　定义好插槽位置，开发者们在放置任何数据前，都应该仔细分析以确保安全性。浏览器解析是非常棘手的，因为很多看起来无关紧要的字符可能起着重要作用。

　　为什么不能对所有不可信数据进行HTML实体编码?

　　可以对放入HTML文档正文的不可行数据进行HTML实体编码，如<div>标签内。也可以对进入属性的不可行数据进行实体编码，尤其是当属性中使用引用符号时。但是HTML实体编码并不总是有效，例如将不可信数据放入<script>标签、事件处理器(如onmouseover) 、CSS内部或URL内等。即使你在每个位置都使用HTML实体编码的方法，仍然不能抵御跨站脚本攻击。对于放入不可信数据的HTML文档部分，必须使用escape语法，这也是下面即将讨论的问题。

　　你需要一个安全编码库

　　编写编码器并不是非常难，不过也有不少隐藏的陷阱。例如，你可能会使用一下解码捷径(JavaScsript 中的\")，但是，这些很容易被浏览器中的嵌套解析器误解，应该使用一个安全的专门解码库以确保这些规则能够正确执行。

　　XSS防御规则

　　下列规则旨在防止所有发生在应用程序的XSS攻击，虽然这些规则不允许任意向HTML文档放入不可信数据，不过基本上也涵盖了绝大多数常见的情况。你不需要采用所有规则，很多企业可能会发现第一条和第二条就已经足以满足需求了。请根据自己的需求选择规则。

　　No.1 – 不要在允许位置插入不可信数据

　　第一条规则就是拒绝所有数据，不要将不可信数据放入HTML文档，除非是下列定义的插槽。这样做的理由是在理列有解码规则的HTML中有很多奇怪的context，让事情变得很复杂，因此没有理由将不可信数据放在这些context中。

<script>...NEVER PUT UNTRUSTED DATA HERE...</script>   directly in a script
<!--...NEVER PUT UNTRUSTED DATA HERE...-->             inside an HTML comment
<div ...NEVER PUT UNTRUSTED DATA HERE...=test />       in an attribute name
<...NEVER PUT UNTRUSTED DATA HERE... href="/test" />   in a tag name

     更重要的是，不要接受来自不可信任来源的JavaScript代码然后运行，例如，名为“callback”的参数就包含JavaScript代码段，没有解码能够解决。

　　No.2 – 在向HTML元素内容插入不可信数据前对HTML解码

　　这条规则适用于当你想把不可信数据直接插入HTML正文某处时，这包括内部正常标签(div、p、b、td等)。大多数网站框架都有HTML解码的方法且能够躲开下列字符。但是，这对于其他HTML context是远远不够的，你需要部署其他规则。

　　 <body>...ESCAPE UNTRUSTED DATA BEFORE PUTTING HERE... </body>　　
<div>...ESCAPE UNTRUSTED DATA BEFORE PUTTING HERE...</div>
以及其他的HTML常用元素


　　使用HTML实体解码躲开下列字符以避免切换到任何执行内容，如脚本、样式或者事件处理程序。在这种规格中推荐使用十六进制实体，除了XML中5个重要字符(&、<、 >、 "、 ')外，还加入了斜线符，以帮助结束HTML实体。

      & --> &
　　< --> <
　　> --> >
　　" --> "
　　' --> ' &apos; is not recommended
　　/ --> / forward slash is included as it helps end an HTML entity


      ESAPI参考实施

String safe = ESAPI.encoder().encodeForHTML( request.getParameter( "input" ) );


　　No.3 – 在向HTML常见属性插入不可信数据前进行属性解码

　　这条规则是将不可信数据转化为典型属性值(如宽度、名称、值等)，这不能用于复杂属性(如href、src、style或者其他事件处理程序)。这是及其重要的规则，事件处理器属性(为HTML JavaScript Data Values)必须遵守该规则。

<div attr=...ESCAPE UNTRUSTED DATA BEFORE PUTTING HERE...>content</div>     inside UNquoted attribute
<div attr='...ESCAPE UNTRUSTED DATA BEFORE PUTTING HERE...'>content</div>   inside single quoted attribute
<div attr="...ESCAPE UNTRUSTED DATA BEFORE PUTTING HERE...">content</div>   inside double quoted attribute

      除了字母数字字符外，使用小于256的ASCII值&#xHH格式(或者命名的实体)对所有数据进行解码以防止切换属性。这条规则应用广泛的原因是因为开发者常常让属性保持未引用，正确引用的属性只能使用相应的引用进行解码。未引用属性可以被很多字符破坏，包括[space] % * + , - / ; < = > ^ 和 |。

      ESAPI参考实施

String safe = ESAPI.encoder().encodeForHTMLAttribute( request.getParameter( "input" ) );

      No.4 – 在向HTML JavaScript Data Values插入不可信数据前，进行JavaScript解码

　　这条规则涉及在不同HTML元素上制定的JavaScript事件处理器。向这些事件处理器放置不可信数据的唯一安全位置就是“data value”。在这些小代码块放置不可信数据是相当危险的，因为很容易切换到执行环境，因此请小心使用。

<script>alert('...ESCAPE UNTRUSTED DATA BEFORE PUTTING HERE...')</script>     inside a quoted string
<script>x=...ESCAPE UNTRUSTED DATA BEFORE PUTTING HERE...</script>            one side of an expression
<div onmouseover=...ESCAPE UNTRUSTED DATA BEFORE PUTTING HERE...</div>        inside UNquoted event handler
<div onmouseover='...ESCAPE UNTRUSTED DATA BEFORE PUTTING HERE...'</div>      inside quoted event handler
<div onmouseover="...ESCAPE UNTRUSTED DATA BEFORE PUTTING HERE..."</div>      inside quoted event handler

      除了字母数字字符外，使用小于256的ASCII值\xHH格式 对所有数据进行解码以防止将数据值切换至脚本内容或者另一属性。不要使用任何解码捷径(如\" )因为引用字符可能被先运行的HTML属性解析器相匹配。如果事件处理器被引用，则需要相应的引用来解码。这条规则的广泛应用是因为开发者经常让事件处理器保持未引用。正确引用属性只能使用相应的引用来解码，未引用属性可以使用任何字符(包括[space] % * + , - / ; < = > ^ 和|)解码。同时，由于HTML解析器比JavaScript解析器先运行，关闭标签能够关闭脚本块，即使脚本块位于引用字符串中。

       ESAPI参考实施

String safe = ESAPI.encoder().encodeForJavaScript( request.getParameter( "input" ) );


　　No.5 – 在向HTML 样式属性值插入不可信数居前，进行CSS解码

　　当你想将不可信数据放入样式表或者样式标签时，可以用此规则。CSS是很强大的，可以用于许多攻击。因此，只能在属性值中使用不可信数据而不能在其他样式数据中使用。不能将不可信数据放入复杂的属性(如url,、behavior、和custom (-moz-binding))。同样，不能将不可信数据放入允许JavaScript的IE的expression属性值。

<style>selector { property : ...ESCAPE UNTRUSTED DATA BEFORE PUTTING HERE...; } </style>     property value
<span style=property : ...ESCAPE UNTRUSTED DATA BEFORE PUTTING HERE...;>text</style>         property value



　　除了字母数字字符外，使用小于256的ASCII值\HH格式对所有数据进行解码。不要使用任何解码捷径(如\" )因为引用字符可能被先运行的HTML属性解析器相匹配，防止将数据值切换至脚本内容或者另一属性。同时防止切换至expression或者其他允许脚本的属性值。如果属性被引用，将需要相应的引用进行解码，所有的属性都应该被引用。未引用属性可以使用任何字符(包括[space] % * + , - / ; < = > ^ 和|)解码。同时，由于HTML解析器比JavaScript解析器先运行，</script>标签能够关闭脚本块，即使脚本块位于引用字符串中。

      ESAPI参考实施

String safe = ESAPI.encoder().encodeForCSS( request.getParameter( "input" ) );

      No.6- 在向HTML URL属性插入不可信数据前，进行URL解码

　　当你想将不可信数据放入链接到其他位置的link中时需要运用此规则。这包括href和src属性。还有很多其他位置属性，不过我们建议不要在这些属性中使用不可信数据。需要注意的是在javascript中使用不可信数据的问题，不过可以使用上述的HTML JavaScript Data Value规则。

<a href=http://...ESCAPE UNTRUSTED DATA BEFORE PUTTING HERE...>link</a >        a normal link
<img src='http://...ESCAPE UNTRUSTED DATA BEFORE PUTTING HERE...' />            an image source
<script src="http://...ESCAPE UNTRUSTED DATA BEFORE PUTTING HERE..." />         a script source


　　除了字母数字字符外，使用小于256的ASCII值%HH 解码格式对所有数据进行解码。在数据中保护不可信数据：URL不能够被允许，因为没有好方法来通过解码来切换URL以避免攻击。所有的属性都应该被引用。未引用属性可以使用任何字符(包括[space] % * + , - / ; < = > ^ 和|)解码。 请注意实体编码在这方面是没用的。

      ESAPI参考实施

String safe = ESAPI.encoder().encodeForURL( request.getParameter( "input" ) );

转自：http://hi.baidu.com/xss0day/blog/item/213d2fa6a1912892d14358a0.html