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XSS 和 CSRF 攻击详解_xss和csrf

作者：AllinToyou | 2024-03-29 11:03:09

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xss和csrf

在 Web 安全领域中，XSS 和 CSRF 是最常见的攻击方式。

简单的理解：

  • XSS攻击： 跨站脚本攻击。攻击者脚本 嵌入 被攻击网站，获取用户cookie等隐私信息。* CSRF攻击： 跨站请求伪造。已登录用户 访问 攻击者网站，攻击网站向被攻击网站发起恶意请求（利用浏览器会自动携带cookie）。XSS

===

XSS，即 Cross Site Script，中译是跨站脚本攻击。

其原本缩写是 CSS，但为了和层叠样式表(Cascading Style Sheet)有所区分，因而在安全领域叫做 XSS。

XSS 攻击是指攻击者在网站上注入恶意的客户端代码，通过恶意脚本对客户端网页进行篡改，从而在用户浏览网页时，对用户浏览器进行控制或者获取用户隐私数据的一种攻击方式。

攻击者对客户端网页注入的恶意脚本一般包括 JavaScript，有时也会包含 HTML 和 Flash。有很多种方式进行 XSS 攻击，但它们的共同点为：将一些隐私数据像 cookie、session 发送给攻击者，将受害者重定向到一个由攻击者控制的网站，在受害者的机器上进行一些恶意操作。

XSS攻击可以分为3类：存储型（持久型）、反射型（非持久型）、基于DOM。

存储型

存储型 XSS 会把用户输入的数据 "存储" 在服务器端，当浏览器请求数据时，脚本从服务器上传回并执行。这种 XSS 攻击具有很强的稳定性。

通过上图，我们可以看出存储型 XSS 攻击大致需要经过如下步骤：

  • 首先黑客利用站点漏洞将一段恶意 JavaScript 代码提交到网站的数据库中；

  • 然后用户向网站请求包含了恶意 JavaScript 脚本的页面；

  • 当用户浏览该页面的时候，恶意脚本就会将用户的 Cookie 信息等数据上传到服务器。

下面我们来看个例子，2015 年喜马拉雅就被曝出了存储型 XSS 漏洞。起因是在用户设置专辑名称时，服务器对关键字过滤不严格，比如可以将专辑名称设置为一段 JavaScript，如下图所示：

当黑客将专辑名称设置为一段 JavaScript 代码并提交时，喜马拉雅的服务器会保存该段 JavaScript 代码到数据库中。然后当用户打开黑客设置的专辑时，这段代码就会在用户的页面里执行（如下图），这样就可以获取用户的 Cookie 等数据信息。

当用户打开黑客设置的专辑页面时，服务器也会将这段恶意 JavaScript 代码返回给用户，因此这段恶意脚本就在用户的页面中执行了。

恶意脚本可以通过 XMLHttpRequest 或者 Fetch 将用户的 Cookie 数据上传到黑客的服务器，如下图所示：

黑客拿到了用户 Cookie 信息之后，就可以利用 Cookie 信息在其他机器上登录该用户的账号（如下图），并利用用户账号进行一些恶意操作。

以上就是存储型 XSS 攻击的一个典型案例，这是乌云网在 2015 年曝出来的，虽然乌云网由于某些原因被关停了，但是你依然可以通过这个站点来查看乌云网的一些备份信息。

反射型

反射型 XSS 只是简单地把用户输入的数据 “反射” 给浏览器，这种攻击方式往往需要攻击者诱使用户点击一个恶意链接，或者提交一个表单，或者进入一个恶意网站时，注入脚本进入被攻击者的网站。

下面我们结合一个简单的 Node 服务程序来看看什么是反射型 XSS。首先我们使用 Node 来搭建一个简单的页面环境，搭建好的服务代码如下所示：

  1. var express = require('express');
  2. var router = express.Router();
  3.  
  4.  
  5. /* GET home page. */
  6. router.get('/', function(req, res, next) {res.render('index', { title: 'Express',xss:req.query.xss });
  7. });
  8.  
  9.  
  10. module.exports = router; 
  1. <!DOCTYPE html>
  2. <html>
  3. <head><title><%= title %></title><link rel='stylesheet' href='/stylesheets/style.css' />
  4. </head>
  5. <body><h1><%= title %></h1><p>Welcome to <%= title %></p><div><%- xss %></div>
  6. </body>
  7. </html>

上面这两段代码，第一段是路由，第二段是视图，作用是将 URL 中 xss 参数的内容显示在页面。我们可以在本地演示下，比如打开http://localhost:3000/?xss=123这个链接，这样在页面中展示就是“123”了（如下图），是正常的，没有问题的。

但当打开http://localhost:3000/?xss=alert('你被xss攻击了')这段 URL 时，其结果如下图所示：

通过这个操作，我们会发现用户将一段含有恶意代码的请求提交给 Web 服务器，Web 服务器接收到请求时，又将恶意代码反射给了浏览器端，这就是反射型 XSS 攻击。在现实生活中，黑客经常会通过 QQ 群或者邮件等渠道诱导用户去点击这些恶意链接，所以对于一些链接我们一定要慎之又慎。

另外需要注意的是，Web 服务器不会存储反射型 XSS 攻击的恶意脚本，这是和存储型 XSS 攻击不同的地方。

基于 DOM 的 XSS 攻击

基于 DOM 的 XSS 攻击是不牵涉到页面 Web 服务器的。具体来讲，黑客通过各种手段将恶意脚本注入用户的页面中，比如通过网络劫持在页面传输过程中修改 HTML 页面的内容，这种劫持类型很多，有通过 WiFi 路由器劫持的，有通过本地恶意软件来劫持的，它们的共同点是在 Web 资源传输过程或者在用户使用页面的过程中修改 Web 页面的数据。

CSRF

CSRF英文全称是Cross-site request forgery，所以又称为“跨站请求伪造”，是指黑客引诱用户打开黑客的网站,在黑客的网站中，利用用户的登录状态发起的跨站请求。简单来讲，CSRF攻击就是黑客利用了用户的登录状态，并通过第三方的站点来做一些坏事。

通常当用户打开了黑客的页面后,黑客有三种方式去实施CSRF攻击。

下面我们以极客时间官网为例子,来分析这三种攻击方式都是怎么实施的。这里假设极客时间具有转账功能,可以通过POST或Get来实现转账,转账接口如下所示:

  1. # 同时支持 POST 和 Get
  2. # 接口
  3. https://time.geekbang.org/sendcoin
  4. #参数
  5. ## 目标用户
  6. user
  7. ## 目标金额
  8. number

有了上面的转账接口,我们就可以来模拟CSRF攻击了。

1. 自动发起Get请求

黑客最容易实施的攻击方式是自动发起 Get 请求,具体攻击方式你可以参考下面这段代码:

  1. <! DOCTYPE html> 
  2. <html><body><h1>黑客的站点: CSRF攻击演示</h1>
  3. 	<img src="https://time.geekbang.org/sendcoin?user=hacker&number=100"> </body>
  4. </html>

这是黑客页面的 HTML 代码，在这段代码中，黑客将转账的请求接口隐藏在 img 标签内，欺骗浏览器这是一张图片资源。当该页面被加载时，浏览器会自动发起 img 的资源请求，如果服务器没有对该请求做判断的话，那么服务器就会认为该请求是一个转账请求，于是用户账户上的100极客币就被转移到黑客的账户上去了。

2. 自动发起POST请求

除了自动发送 Get 请求之外，有些服务器的接口是使用 POST 方法的，所以黑客还需要在他的站点上伪造 POST 请求，当用户打开黑客的站点时，是自动提交 POST 请求，具体的方式你可以参考下面示例代码:

  1. <!DOCTYPE html>
  2. <html><body>
  3. 	<h1>黑客的站点: CSRF攻击演示</h1>
  4. 	<form id= 'hacker-form' action="https://time.geekbang.org/sendcoin" method=POST>
  5. 	<input type="hidden" name="userll" value="hacker" />
  6. 	<input type="hidden" name="numberll" value="100" />
  7. 	</form>
  8. 	<script> document.getElementById ('hacker-form').submit(); </script> </body>
  9. </html>

在这段代码中,我们可以看到黑客在他的页面中构建了一个隐藏的表单，该表单的内容就是极客时间的转账接口。当用户打开该站点之后,这个表单会被自动执行提交；当表单被提交之后，服务器就会执行转账操作。因此使用构建自动提交表单这种方式，就可以自动实现跨站点POST数据提交。

3. 引诱用户点击链接

除了自动发起 Get 和 Post 请求之外，还有一种方式是诱惑用户点击黑客站点上的链接，这种方式通常出现在论坛或者恶意邮件上。黑客会采用很多方式去诱惑用户点击链接,示例代码如下所示:

  1. <div><img width=150 src=http://images.xuejuzi.cn/1612/1-161230185104_1.jpg> </img> <a href="https://time.geekbang.org/sendcoin?user=hacker&number=100" taget="_bla点击下载美女照片"</a>
  2. </div>

这段黑客站点代码，页面上放了一张美女图片，下面放了图片下载地址，而这个下载地址实际上是黑客用来转账的接口，一旦用户点击了这个链接，那么他的极客币就被转到黑客账户上了。

以上三种就是黑客经常采用的攻击方式。如果当用户登录了极客时间,以上三种CSRF攻击方式中的任何一种发生时，那么服务器都会将一定金额的极客币发送到黑客账户。

到这里，相信你已经知道什么是CSRF攻击了。和xss不同的是，CSRF攻击不需要将恶意代码注入用户的页面，仅仅是利用服务器的漏洞和用户的登录状态来实施攻击。

攻击防御

XSS防御

我们知道存储型 XSS 攻击和反射型 XSS 攻击都是需要经过 Web 服务器来处理的，因此可以认为这两种类型的漏洞是服务端的安全漏洞。而基于 DOM 的 XSS 攻击全部都是在浏览器端完成的，因此基于 DOM 的 XSS 攻击是属于前端的安全漏洞。

但无论是何种类型的 XSS 攻击，它们都有一个共同点，那就是首先往浏览器中注入恶意脚本，然后再通过恶意脚本将用户信息发送至黑客部署的恶意服务器上。

所以要阻止 XSS 攻击，我们可以通过阻止恶意 JavaScript 脚本的注入和恶意消息的发送来实现。

接下来我们就来看看一些常用的阻止 XSS 攻击的策略。

1. 服务器对输入脚本进行过滤或转码

不管是反射型还是存储型 XSS 攻击，我们都可以在服务器端将一些关键的字符进行转码，比如最典型的：

code:<script>alert('你被 xss 攻击了')</script>

这段代码过滤后，只留下了：

code:

这样，当用户再次请求该页面时，由于``标签的内容都被过滤了，所以这段脚本在客户端是不可能被执行的。

除了过滤之外，服务器还可以对这些内容进行转码，还是上面那段代码，经过转码之后，效果如下所示：

code:<script>alert(&#39; 你被 xss 攻击了 &#39;)</script>

经过转码之后的内容，如``标签被转换为<script>，因此即使这段脚本返回给页面，页面也不会执行这段脚本。

2. 充分利用 CSP

虽然在服务器端执行过滤或者转码可以阻止 XSS 攻击的发生，但完全依靠服务器端依然是不够的，我们还需要把 CSP 等策略充分地利用起来，以降低 XSS 攻击带来的风险和后果。

实施严格的 CSP 可以有效地防范 XSS 攻击，具体来讲 CSP 有如下几个功能：

  • 限制加载其他域下的资源文件，这样即使黑客插入了一个 JavaScript 文件，这个 JavaScript 文件也是无法被加载的；

  • 禁止向第三方域提交数据，这样用户数据也不会外泄；

  • 禁止执行内联脚本和未授权的脚本；

  • 还提供了上报机制，这样可以帮助我们尽快发现有哪些 XSS 攻击，以便尽快修复问题。

因此，利用好 CSP 能够有效降低 XSS 攻击的概率。

3. 使用 HttpOnly 属性

由于很多 XSS 攻击都是来盗用 Cookie 的，因此还可以通过使用 HttpOnly 属性来保护我们 Cookie 的安全。

通常服务器可以将某些 Cookie 设置为 HttpOnly 标志，HttpOnly 是服务器通过 HTTP 响应头来设置的，下面是打开 Google 时，HTTP 响应头中的一段：

set-cookie: NID=189=M8q2FtWbsR8RlcldPVt7qkrqR38LmFY9jUxkKo34Bi6Qu_ocNOat7nkYZUTzolHjFnwBw0izgsATSI7TZyiiiaV94qGh-BzEYsNVa7TZmjAYTxYTOM9L_-0CN9ipL6cXi8l6-z41asXtm2uEwcOC5oh9djkffOMhWqQrlnCtOI; expires=Sat, 18-Apr-2020 06:52:22 GMT; path=/; domain=.google.com; HttpOnly

我们可以看到，set-cookie 属性值最后使用了 HttpOnly 来标记该 Cookie。顾名思义，使用 HttpOnly 标记的 Cookie 只能使用在 HTTP 请求过程中，所以无法通过 JavaScript 来读取这段 Cookie。我们还可以通过 Chrome 开发者工具来查看哪些 Cookie 被标记了 HttpOnly，如下图：

从图中可以看出，NID 这个 Cookie 的 HttpOlny 属性是被勾选上的，所以 NID 的内容是无法通过 document.cookie 是来读取的。

由于 JavaScript 无法读取设置了 HttpOnly 的 Cookie 数据，所以即使页面被注入了恶意 JavaScript 脚本，也是无法获取到设置了 HttpOnly 的数据。因此一些比较重要的数据我们建议设置 HttpOnly 标志。

CSRF防御

下面是我总结的发起 CSRF 攻击的三个必要条件:

  • 第一个，目标站点一定要有CSRF漏洞；* 第二个，用户要登录过目标站点，并且在浏览器上保持有该站点的登录状态；* 第三个，需要用户打开一个第三方站点,可以是黑客的站点，也可以是一些论坛。满足以上三个条件之后，黑客就可以对用户进行 CSRF 攻击了。这里还需要额外注意一点，与 XSS 攻击不同，CSRF 攻击不会往页面注入恶意脚本，因此黑客是无法通过 CSRF 攻击来获取用户页面数据的；其最关键的一点是要能找到服务器的漏洞，所以说对于 CSRF 攻击我们主要的防护手段是提升服务器的安全性。

要让服务器避免遭受到 CSRF 攻击,通常有以下几种途径。

1. 充分利用好Cookie的SameSite属性

通过上面的介绍，相信你已经知道了黑客会利用用户的登录状态来发起 CSRF 攻击，而 Cookie 正是浏览器和服务器之间维护登录状态的一个关键数据，因此要阻止 CSRF 攻击，我们首先就要考虑在 Cookie 上来做文章

通常 CSRF 攻击都是从第三方站点发起的，要防止 CSRF 攻击，我们最好能实现从第三方站点发送请求时禁止 Cookie 的发送，因此在浏览器通过不同来源发送 HTTP 请求时，有如下区别：

  • 如果是从第三方站点发起的请求，那么需要浏览器禁止发送某些关键 Cookie 数据到服务器；* 如果是同一个站点发起的请求，那么就需要保证 Cookie 数据正常发送。而我们要聊的 Cookie 中的 SameSite 属性正是为了解决这个问题的，通过使用 SameSite 可以有效地降低 CSRF 攻击的风险。

那 SameSite 是怎么防止 CSRF 攻击的呢?

在 HTTP 响应头中，通过 set-cookie 字段设置 Cookie 时，可以带上 SameSite 选项，如下：

Set-Cookie: widget_session=abc123; SameSite=None; Secure

SameSite 选项通常有 Strict、Lax 和 None 三个值。

  • Strict 最为严格。如果 SameSite 的值是 Strict，那么浏览器会完全禁止第三方 Cookie。简言之，如果你从极客时间的页面中访问 InfoQ 的资源，而 InfoQ 的某些 Cookie 设置 SameSite = Strict 的话，那么这些 Cookie 是不会被发送到 InfoQ 的服务器上的。只有你从 InfoQ 的站点去请求 InfoQ 的资源时，才会带上这些 Cookie。* Lax 相对宽松一点。在跨站点的情况下，从第三方站点的链接打开和从第三方站点提交 GET 方式的表单这两种方式都会携带 Cookie。但如果在第三方站点中使用 Post 方法,或者通过 img，iframe 等标签加载的 URL，这些场景都不会携带 Cookie。* 而如果使用 None 的话，在任何情况下都会发送 Cookie 数据。> 注意！若设置为 None 必须同时设置Secure属性（Cookie 只能通过 HTTPS 协议发送），否则无效。

对于防范 CSRF 攻击，我们可以针对实际情况将一些关键的 Cookie 设置为 Strict 或者 Lax 模式，这样在跨站点请求时，这些关键的 Cookie 就不会被发送到服务器，从而使得黑客的 CSRF 攻击失效。

2. 验证请求的来源站点

接着我们再来了解另外一种防止 CSRF 攻击的策略，那就是在服务器端验证请求来源的站点。

由于 CSRF 攻击大多来自于第三方站点，因此服务器可以禁止来自第三方站点的请求。那么该怎么判断请求是否来自第三方站点呢？

这就需要介绍 HTTP 请求头中的 Referer 和 Origin 属性了。

Referer 是 HTTP 请求头中的一个字段，记录了该HTTP请求的来源地址。 比如我从极客时间的官网打开了 InfoQ 的站点，那么请求头中的 Referer 值是极客时间的 URL，如下图:

虽然可以通过 Referer 告诉服务器 HTTP 请求的来源，但是有一些场景是不适合将来源 URL 暴露给服务器的，因此浏览器提供给开发者一个选项，可以不用上传 Referer 值，具体可参考 Referrer Policy。

但在服务器端验证请求头中的 Referer 并不是太可靠，因此标准委员会又制定了 Origin 属性，在一些重要的场合，比如通过 XMLHttpRequest、Fecth 发起跨站请求或者通过 Post 方法发送请求时，都会带上Origin属性，如下图:

从上图可以看出，Origin 属性只包含了域名信息，并没有包含具体的 URL 路径，这是 Origin 和 Referer 的一个主要区别。在这里需要补充一点,，Origin 的值之所以不包含详细路径信息，是有些站点因为安全考虑，不想把源站点的详细路径暴露给服务器。

因此，服务器的策略是优先判断 Origin，如果请求头中没有包含 Origin 属性，再根据实际情况判断是否使用Referer值。

3. CSRF Token

除了使用以上两种方式来防止 CSRF 攻击之外，还可以采用 CSRF Token 来验证，这个流程比较好理解，大致分为两步。

第一步，在浏览器向服务器发起请求时，服务器生成一个 CSRF Token，CSRF Token 其实就是服务器生成的字符串，然后将该字符串植入到返回的页面中。你可以参考下面示例代码:

  1. <! DOCTYPE html>
  2. <html><body><form action="https://time.geekbang.org/sendcoin" method="POST"><input type="hidden"" name=lcsrf-token"" value="nc98P987bcpncYhoadjoiydc9ajDl <input type="text"l name="userll><input type="text" name="number"l><input type="submit"></form></body>
  3. </html>

第二步，在浏览器端如果要发起转账的请求，那么需要带上页面中的 CSRF Token，然后服务器会验证该 Token 是否合法。如果是从第三方站点发出的请求，那么将无法获取到 CSRF Token 的值，所以即使发出了请求，服务器也会因为 CSRF Token 不正确而拒绝请求。

参考

1.极客时间-浏览器的工作原理与实践33/34

2.浅说 XSS 和 CSRF

3.前端安全系列（一）：如何防止XSS攻击？

4.用大白话谈谈XSS与CSRF

5.CSRF攻击与防御

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