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JavaScript 常見安全漏洞與自動化偵測技術_javascript技巧

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May 16, 2016 pm 03:43 PM

前言

隨著Web2.0 的發展以及Ajax 框架的普及，富客戶端Web 應用（Rich Internet Applications，RIA）日益增多，越來越多的邏輯已經開始從伺服器端轉移至客戶端，這些邏輯通常都是使用JavaScript 語言所寫。但遺憾的是，目前開發人員普遍不太關注 JavaScript 程式碼的安全性。根據 IBM X-Force 2011 年中期趨勢報告揭示，全球五百強的網站及常見知名網站中有 40% 有 JavaScript 安全漏洞。本文將結合程式碼向讀者展示常見 JavaScript 安全漏洞，旨在幫助讀者在日常程式設計工作中規避這些安全漏洞。此外，客戶端JavaScript 安全漏洞與伺服器端安全漏洞原理略為不同，自動化偵測JavsScript 安全漏洞目前存在較大的技術難題，本文將結合案例跟讀者分享如何利用IBM Rational AppScan Standard Edition V8.0 新功能（JavaScript Security Analyzer，JSA）技術自動化偵測JavaScript 安全漏洞。

JavaScript 常見安全漏洞

2010 年 12 月份，IBM 發布了關於 Web 應用中客戶端 JavaScript 安全漏洞的白皮書，其中介紹了 IBM 安全研究機構曾經做過的 JavaScript 安全狀況調查。樣本資料包括了 675 家網站，其中有財富 500 強公司的網站和另外 175 家著名網站，包括 IT 公司、Web 應用程式安全服務公司、社群網站等。為了不影響這些網站的正常運行，研究人員使用了非侵入式爬蟲，僅掃描了無需登入即可訪問的部分頁面，每個網站不超過 200 個頁面。這些頁面都被保存下來，研究人員採用 IBM 的 JavaScript 安全分析技術離線分析了這些頁面，集中分析了基於 DOM 的跨站點腳本編制及重定向兩種漏洞。

測試結果令人驚嘆，這些知名網站中有 14% 存在嚴峻的 JavaScript 安全問題，駭客可以利用這些漏洞進行植入流氓軟體，植入釣魚站點，以及劫持用戶會話等。更令人驚嘆不已的是，隨著IBM 的JavaScript 安全分析技術的成熟發展，2011 年中期X-Force 報告顯示，IBM 重新測試了上述這些知名網站並發現了更多的安全漏洞，大約有40%的網站存在JavaScript 安全漏洞。

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下文本文將結合程式碼向讀者展示常見這些 JavaScript 安全漏洞，以便讀者在實際編碼過程中註意到這些安全問題，及早規避這些風險。

基於 DOM 的跨站點腳本編制

我們都聽說過XSS（Cross Site Script，跨站點腳本編制，也稱為跨站腳本攻擊），指的是攻擊者向合法的Web 頁面中插入惡意腳本代碼（通常是HTML 代碼和JavaScript程式碼）然後提交請求給伺服器，隨即伺服器回應頁面即被植入了攻擊者的惡意腳本程式碼，攻擊者可以利用這些惡意腳本程式碼進行會話劫持等攻擊。跨站點腳本編制通常分為反射型和持久型：當請求資料在伺服器回應頁面中呈現為未編碼和未過濾時，即為反射型跨站點腳本編制；持久型指的是包含惡意程式碼的請求數據被儲存在Web 應用程式的伺服器上，每次使用者造訪某個頁面的時候，惡意程式碼都會被自動執行，這種攻擊對於Web2.0 類型的社群網站來說尤其常見，威脅也更大。應對跨站點腳本編制的主要方法有兩點：一是不要信任用戶的任何輸入，盡量採用白名單技術來驗證輸入參數；二是輸出的時候對用戶提供的內容進行轉義處理。

但鮮為人知的是還有第三種跨站點腳本編制漏洞。 2005 年Amit Klein 發表了白皮書《基於DOM 的跨站點腳本編制—第三類跨站點腳本編制形式》（"DOM Based Cross Site Scripting or XSS of the Third Kind"），它揭示了基於DOM 的跨站點腳本編制不需要依賴伺服器端回應的內容，如果某些HTML 頁面使用了document.location、document.URL 或document.referer 等DOM 元素的屬性，攻擊者可以利用這些屬性植入惡意腳本實作基於DOM 的跨網站腳本編制攻擊。

下面我們將透過一個很簡單的 HTML 頁面來示範基於 DOM 的跨站點腳本編制原理。假設有這麼一個靜態 HTML 頁面（如清單 1 所示），用來展示歡迎使用者成功登入的資訊。

清單 1. 存在 DOM based XSS 的 HTML 程式碼

<HTML>
<TITLE>Welcome!</TITLE>
Hi
<SCRIPT>
 var pos=document.URL.indexOf("name=")+5;
 document.write(document.URL.substring(pos,document.URL.length));
</SCRIPT>
<BR>
Welcome to our system
…
</HTML>

按照该页面 JavaScript 代码逻辑，它会接受 URL 中传入的 name 参数并展示欢迎信息，如清单 2 所示：

清单 2. 正常情况下的访问 URL

http://www.vulnerable.site/welcome.html?name=Jeremy

但如果恶意攻击者输入类似如下的脚本，见清单 3，该页面则会执行被注入的 JavaScript 脚本。

清单 3. 访问 URL 中注入脚本

通过 URL 重定向钓鱼

网络钓鱼是一个通称，代表试图欺骗用户交出私人信息，以便电子欺骗身份。通过 URL 重定向钓鱼指的是 Web 页面会采用 HTTP 参数来保存 URL 值，且 Web 页面的脚本会将请求重定向到该保存的 URL 上，攻击者可以将 HTTP 参数里的 URL 值改为指向恶意站点，从而顺利启用网络钓鱼欺骗当前用户并窃取用户凭证。清单 5 给出了较为常见的含有通过 URL 重定向钓鱼漏洞的代码片段。

清单 5. 执行重定向的 JavaScript 代码片段

<SCRIPT>
…
 var sData = document.location.search.substring(1);
 var sPos = sData.indexOf("url=") + 4;
 var ePos = sData.indexOf("&", sPos);
 var newURL;
 if (ePos< 0) {
 newURL = sData.substring(sPos);
 } else {
 newURL = sData.substring(sPos, ePos);
 }
 window.location.href = newURL;
…
</SCRIPT>

可以看出，這些 JavaScript 腳本負責執行重定向，新位址是從 document.location、document.URL 或 document.referer 等 DOM 元素的屬性值中截取出來的，譬如使用者輸入清單 6 所示。

清單 6. 執行重新導向的 URL

http://www.vulnerable.site/redirect.html?url=http://www.phishing.site

顯然使用者一旦執行了清單 6 所示 URL，就會被重新導向到釣魚網站。這個漏洞的原理很簡單，比伺服器端的重定向漏洞更能理解。但透過 URL 重定向釣魚的情況下，釣魚網站的網址並不會被服務端攔截和過濾，因此，這個漏洞往往比伺服器端重定向漏洞更具有隱蔽性。

客戶端 JavaScript Cookie 引用

Cookie 通常由 Web 伺服器建立並儲存在客戶端瀏覽器中，用來在客戶端保存使用者的身分識別識別、Session 訊息，甚至授權資訊等。客戶端 JavaScript 程式碼可以操作 Cookie 資料。如果在客戶端使用 JavaScript 建立或修改網站的 cookie，那麼攻擊者就可以查看到這些程式碼，透過閱讀程式碼來了解其邏輯，甚至根據自己所了解的知識將其用來修改 cookie。一旦 cookie 包含了很重要的訊息，譬如包含了權限資訊等，攻擊者很容易利用這些漏洞進行特權升級等攻擊。

JavaScript 劫持

許多 Web 應用程式都利用 JSON 作為 Ajax 的資料傳輸機制，這通常都容易受到 JavaScript 劫持攻擊，傳統的 Web 應用程式反而不易受攻擊。 JSON 其實就是一段 JavaScript，通常是陣列格式。攻擊者在其惡意網站的頁面中透過 <script> 標籤呼叫被攻擊網站的一個 JSON 動態資料接口，並透過 JavaScript Function Hook 等技術取得這些 JSON 資料。如果使用者登入被攻擊網站後（假定其身分認證資訊是基於Session Cookie 來保存的），又被攻擊者誘引造訪了惡意網站頁面，那麼，由於<SCRIPT src="> 這種標籤的請求會帶上Cookie 訊息，惡意站點會發送JSON 數據獲取請求至被攻擊站點，被攻擊站點伺服器會認為當前請求是合法的，並返回給惡意站點當前用戶的相關JSON 數據，從而導致用戶數據洩密。於一個站外類型的跨站點請求偽造CSRF 攻擊。 </script>

隨著 Ajax 的進一步推廣，以及 HTML5 的逐步應用，還有更多的客戶端安全漏洞出現。目前對於 JavaScript 的安全研究尚不多，新推出的 HTML5 用戶端儲存、跨域通訊等新特型也都跟安全緊密相關，有興趣的讀者可以進一步閱讀。鑑於筆者知識有限，JavaScript 相關安全漏洞暫且分享這麼多，以下將談談 JavaScript 安全漏洞的偵測技術。

自動化偵測 JavaScript 安全漏洞

如我們所熟知，偵測程式碼安全漏洞一般有白盒檢查和黑盒檢查。白盒檢查側重於對程式碼的分析，可以透過手動程式碼審查，或自動程式碼分析工具。黑盒檢查主要是模擬駭客攻擊的方式進行滲透測試。通常而言，黑盒檢查的準確度高一些，但程式碼覆蓋率比較小，而白盒檢查的程式碼覆蓋率較高，但誤報率比較高。兩種方式結合能夠互相彌補不足，混合檢查方式將會是未來的趨勢。

結合 JavaScript 程式碼而言，出於跨瀏覽器相容、更好的 Ajax 特性需求等原因，越來越多的 Web 應用依賴第三方的 JavaScript 程式碼庫，譬如 Dojo、JQuery 等。這些程式碼庫為了降低檔案大小，往往都進行了程式碼壓縮，導致其可讀性極差，因此手動程式碼審查幾乎不具備可行性。此外，頁面 JavaScript 呼叫入口很多，手動滲透測試的工作量和難度都非常大。因此，我們需要推薦使用自動化測試工具來偵測 JavaScript 安全漏洞。

Rational AppScan JSA 原理簡述

JSA 是 Rational AppScan Standard V8.0 新推出的 AppScan 擴展，用來進行執行靜態 JavaScript 分析，以偵測常見客戶端安全漏洞。 JSA 融合了 JavaScript 靜態污點分析技術和網站動態爬蟲技術。簡而言之，AppScan 會保存爬蟲所探索到的所有 URL 的完整的 HTTP 回應，然後 JSA 對這些回應頁面逐一進行 JavaScript 程式碼分析。 JSA 在分析每個頁面時會應用兩個階段：資料流分析和字串分析。首先，JSA 尋找從來源（Source）到接收器（Sink）中未經過清除工具（Sanitizer）的軌跡。如果可找到此軌跡（Trace），那麼 JSA 將在第二步驟中使用字串分析的變體－字串前綴分析（SPA)進行驗證。相較於單純的 JavaScript 程式碼靜態分析技術而言，JSA 技術更為先進且準確，因為它是在完全解析好的 HTML 頁面及 DOM 環境中進行安全漏洞分析。

如今Web2.0 網站及Ajax 應用中，HTML 頁面往往都需要瀏覽器基於伺服器回應裡的HTML 和JavaScript 程式碼進行動態解析後才形成完整的HTML 和DOM，單純基於伺服器回應中的JavaScript 程式碼進行靜態污點分析有明顯缺陷-- 其所測JavaScript 程式碼及執行環境不一定完整，因此它無法保證測試的準確度與全面性。 JSA 正是克服了以上缺點，融合了白盒檢測和黑盒檢測兩種測試方法的優點，並引入 IBM 的字符串分析技術，因此 JSA 有著更好的準確性和全面性。

利用 AppScan 偵測 JavaScript 安全漏洞

Altoro Mutual 是 IBM 所提供的 Web 安全漏洞示範網站，下文作者將向讀者展示如何利用 AppScan JSA 來偵測網站所存在的 JavaScript 安全漏洞。

啟動 AppScan，點選選單"掃描– 掃描設定"開啟掃描設定對話框，設定起始 URL 為"http://demo.testfire.net"。

圖 1. 設定起始 URL

在掃描設定對話框左側，點選"登入管理"，然後點選右側的"記錄 ..."按鈕錄製登入過程，確保會話中偵測處於活動狀態。

圖 2. 設定登入方法

在掃描設定對話框左側，點選"測試策略"，檢查測試策略設定。預設測試策略應該是"預設"，其已經包含了常見 JavaScript 測試，可以點擊"已啟用 / 已禁止"查看當前預設啟用的測試策略。

圖 3. 檢查測試策略

關閉掃描設定對話框，點選選單"掃描 -- 僅探索"或點選快速按鈕（如圖 4 所示）啟動探索。本文僅範例如何偵測 JavaScript 安全漏洞，所以選擇"僅探索" 用戶端 JavaScript 分析的測試方式。

圖 4. 啟動探索

點選選單"工具– 副檔名– JavaScript Security Analyzer"或快速按鈕（如圖 5 所示）開啟"分析 JavaScript"。在彈出的 JavaScript Security Analyzer 對話方塊中，按一下"立即分析"。

圖 5. 分析 JavaScript

JavaScript Security Analyzer 掃描完成後，即在結果清單中列出所發現的客戶端 JavaScript 安全漏洞。如下圖所示，Altoro Mutual 站點存在"基於 DOM 的跨站點腳本編制"及"開放式重定向"漏洞，下文將展示這些漏洞的詳細資訊。

圖 6. 檢視掃描結果

展開結果清單中的"基於 DOM 的跨站點腳本編制"，按一下第一個"JavaScript"問題，在下方的問題資訊中將會顯示其詳細資訊。我們可以看出，AppScan 保存了對 JavaScript 問題程式碼的分析結果，並以黃色識別定位了來源（Source）和接收器（Sink），利於開發人員快速修復漏洞。

圖 7. 基於 DOM 的跨站點腳本編制問題資訊

同樣，展開並查看"開放式重定向"問題，在問題資訊欄中展示了該漏洞的程式碼分析結果。

圖 8. 開放式重新導向問題資訊

注意：

本文為了快速展示如何偵測 JavaScript 安全漏洞，所以選擇"只探索" 客戶端 JavaScript 分析的測試方式。在實際工作中，建議您只需要跟通常一樣進行掃描（即手動探索結合自動探索站點，然後執行測試），AppScan 預設會在測試過程中自動執行 JavaScript Security Analyzer。

Rational AppScan Standard 能偵測已知常見 JavaScript 安全漏洞，但 Altoro Mutual 僅展示了基於 DOM 的跨站腳本編制和重定向漏洞，故本案例的結果清單中僅包含上述兩項安全漏洞。

結論

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本文介紹了 JavaScript 常見安全漏洞，分析了手動偵測 JavaScript 程式碼存在較大的技術難度。 IBM Rational AppScan V8.x 新推出了 JSA 擴充元件，在業界率先提供了客戶端 JavaScript 安全偵測方案。本文跟讀者分享了 JSA 的基本原理和技術優勢，並結合案例向讀者示範如何使用 IBM Rational AppScan JSA 測試客戶端 JavaScript 安全性。

本文寫的存在問題局限性，歡迎提出批評，共同學習進步。

陳述

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