JavaScript 常见安全漏洞和自动化检测技术

前言

随着 Web2.0 的发展以及 Ajax 框架的普及，富客户端 Web 应用（Rich Internet Applications，RIA）日益增多，越来越多的逻辑已经开始从服务器端转移至客户端，这些逻辑通常都是使用 JavaScript 语言所编写。但遗憾的是，目前开发人员普遍不太关注 JavaScript 代码的安全性。据 IBM X-Force 2011 年中期趋势报告揭示，世界五百强的网站及常见知名网站中有 40% 存在 JavaScript 安全漏洞。本文将结合代码向读者展示常见 JavaScript 安全漏洞，旨在帮助读者能够在日常编码工作中规避这些安全漏洞。此外，客户端 JavaScript 安全漏洞与服务器端安全漏洞原理略为不同，自动化检测 JavsScript 安全漏洞目前存在较大的技术难题，本文将结合案例跟读者分享如何利用 IBM Rational AppScan Standard Edition V8.0 新特性（JavaScript Security Analyzer，JSA）技术自动化检测 JavaScript 安全漏洞。

JavaScript 常见安全漏洞

2010 年 12 月份，IBM 发布了关于 Web 应用中客户端 JavaScript 安全漏洞的白皮书，其中介绍了 IBM 安全研究机构曾做过的 JavaScript 安全状况调查。样本数据包括了 675 家网站，其中有财富 500 强公司的网站和另外 175 家著名网站，包括 IT 公司、Web 应用安全服务公司、社交网站等。为了不影响这些网站的正常运行，研究人员使用了非侵入式爬虫，仅扫描了无需登录即可访问的部分页面，每个站点不超过 200 个页面。这些页面都被保存下来，研究人员采用 IBM 的 JavaScript 安全分析技术离线分析了这些页面，集中分析了基于 DOM 的跨站点脚本编制及重定向两种漏洞。

测试结果令人惊叹，这些知名网站中有 14% 存在严峻的 JavaScript 安全问题，黑客可以利用这些漏洞进行植入流氓软件，植入钓鱼站点，以及劫持用户会话等。更令人惊叹不已的是，随着 IBM 的 JavaScript 安全分析技术的成熟发展，2011 年中期 X-Force 报告显示，IBM 重新测试了上述这些知名网站并发现了更多的安全漏洞，大约有 40% 的网站存在 JavaScript 安全漏洞。

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下文本文将结合代码向读者展示常见这些 JavaScript 安全漏洞，以便读者在实际编码过程中注意到这些安全问题，及早规避这些风险。

基于 DOM 的跨站点脚本编制

我们都听说过 XSS（Cross Site Script，跨站点脚本编制，也称为跨站脚本攻击），指的是攻击者向合法的 Web 页面中插入恶意脚本代码（通常是 HTML 代码和 JavaScript 代码）然后提交请求给服务器，随即服务器响应页面即被植入了攻击者的恶意脚本代码，攻击者可以利用这些恶意脚本代码进行会话劫持等攻击。跨站点脚本编制通常分为反射型和持久型：当请求数据在服务器响应页面中呈现为未编码和未过滤时，即为反射型跨站点脚本编制；持久型指的是包含恶意代码的请求数据被保存在 Web 应用的服务器上，每次用户访问某个页面的时候，恶意代码都会被自动执行，这种攻击对于 Web2.0 类型的社交网站来说尤为常见，威胁也更大。应对跨站点脚本编制的主要方法有两点：一是不要信任用户的任何输入，尽量采用白名单技术来验证输入参数；二是输出的时候对用户提供的内容进行转义处理。

但鲜为人知的是还有第三种跨站点脚本编制漏洞。2005 年 Amit Klein 发表了白皮书《基于 DOM 的跨站点脚本编制—第三类跨站点脚本编制形式》（"DOM Based Cross Site Scripting or XSS of the Third Kind"），它揭示了基于 DOM 的跨站点脚本编制不需要依赖于服务器端响应的内容，如果某些 HTML 页面使用了 document.location、document.URL 或者 document.referer 等 DOM 元素的属性，攻击者可以利用这些属性植入恶意脚本实施基于 DOM 的跨站点脚本编制攻击。

下面我们将通过一个很简单的 HTML 页面来演示基于 DOM 的跨站点脚本编制原理。假设有这么一个静态 HTML 页面（如清单 1 所示），用来展示欢迎用户成功登录的信息。

清单 1. 存在 DOM based XSS 的 HTML 代码

<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

http://www.vulnerable.site/welcome.html?name=<script>alert(document.cookie)</script>

很明显，受害者的浏览器访问以上 URL 的时候，服务器端会跟正常情况下一样返回清单 1 中所示 HTML 页面，然后浏览器会继续将这个 HTML 解析成 DOM，DOM 中包含的 document 对象的 URL 属性将包含清单 3 中注入的脚本内容，当浏览器解析到 JavaScript 的时候会执行这段被注入的脚本，跨站点脚本编制攻击即成功实现。

值得关注的是，通过以上示例可以看出，恶意代码不需要嵌入服务器的响应中，基于 DOM 的跨站点脚本编制攻击也能成功。可能某些读者会认为：目前主流浏览器会自动转义 URL 中的 '<' 和 '>' 符号，转义后的注入脚本就不会被执行了，基于 DOM 的跨站点脚本编制也就不再有什么威胁了。这句话前半段是对的，但后半段就不准确了。我们要意识到攻击者可以很轻松地绕过浏览器对 URL 的转义，譬如攻击者可以利用锚点 '#' 来欺骗浏览器，如清单 4 所示。浏览器会认为 '#' 后面的都是片段信息，将不会做任何处理。

清单 4. 访问 URL 中结合锚点注入脚本

http://www.vulnerable.site/welcome.html#?name=<script>alert(document.cookie)</script>

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，这些 JavaScript 脚本负责执行重定向，新地址是从 document.location、document.URL 或者 document.referer 等 DOM 元素的属性值中截取出来的，譬如用户输入清单 6 所示。

清单 6. 执行重定向的 URL

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

显然用户一旦执行了清单 6 所示 URL，将被重定向到钓鱼网站。这个漏洞的原理很简单，比服务器端的重定向漏洞更好理解。但通过 URL 重定向钓鱼的情况下，钓鱼站点的网址并不会被服务端拦截和过滤，因此，这个漏洞往往比服务器端重定向漏洞更具有隐蔽性。

客户端 JavaScript Cookie 引用

Cookie 通常由 Web 服务器创建并存储在客户端浏览器中，用来在客户端保存用户的身份标识、Session 信息，甚至授权信息等。客户端 JavaScript 代码可以操作 Cookie 数据。如果在客户端使用 JavaScript 创建或修改站点的 cookie，那么攻击者就可以查看到这些代码，通过阅读代码了解其逻辑，甚至根据自己所了解的知识将其用来修改 cookie。一旦 cookie 包含了很重要的信息，譬如包含了权限信息等，攻击者很容易利用这些漏洞进行特权升级等攻击。

JavaScript 劫持

许多 Web 应用程序都利用 JSON 作为 Ajax 的数据传输机制，这通常都容易受到 JavaScript 劫持攻击，传统的 Web 应用程序反而不易受攻击。JSON 实际上就是一段 JavaScript，通常是数组格式。攻击者在其恶意站点的页面中通过 <SCRIPT> 标签调用被攻击站点的一个 JSON 动态数据接口，并通过 JavaScript Function Hook 等技术取得这些 JSON 数据。如果用户登录被攻击网站后（假定其身份认证信息是基于 Session Cookie 来保存的），又被攻击者诱引访问了恶意站点页面，那么，由于 <SCRIPT src="> 这种标签的请求会带上 Cookie 信息，恶意站点会发送 JSON 数据获取请求至被攻击站点，被攻击站点服务器会认为当前请求是合法的，并返回给恶意站点当前用户的相关 JSON 数据，从而导致用户数据泄密。整个过程相当于一个站外类型的跨站点请求伪造 CSRF 攻击。

随着 Ajax 的进一步推广，以及 HTML5 的逐步应用，还有更多的客户端安全漏洞出现。目前对于 JavaScript 的安全研究尚不多，新推出的 HTML5 客户端存储、跨域通信等新特型也都跟安全紧密相关，有兴趣的读者可以作进一步阅读。鉴于笔者知识有限，JavaScript 相关安全漏洞暂且分享这么多，下面将谈谈 JavaScript 安全漏洞的检测技术。

自动化检测 JavaScript 安全漏洞

正如我们所熟知，检测代码安全漏洞一般有白盒检查和黑盒检查。白盒检查侧重于对代码的分析，可以通过手工代码审查，或者自动代码分析工具。黑盒检查主要是模拟黑客攻击的方式进行渗透测试。通常而言，黑盒检查的准确度高一些，但代码覆盖面比较小，而白盒检查的代码覆盖率较高，但误报率比较高。两种方式相结合能够互相弥补不足，混合检查方式将会是未来的趋势。

结合 JavaScript 代码而言，出于跨浏览器兼容、更好的 Ajax 特性需求等原因，越来越多的 Web 应用依赖于第三方的 JavaScript 代码库，譬如 Dojo、JQuery 等。这些代码库为了降低文件大小，往往都进行了代码压缩，导致其可读性极差，因此手工代码审查几乎不具备可行性。此外，页面 JavaScript 调用入口很多，手工对其进行渗透测试的工作量和难度都非常大。因此，我们需要推荐使用自动化测试工具来检测 JavaScript 安全漏洞。

Rational AppScan JSA 原理简述

JSA 是 Rational AppScan Standard V8.0 新推出的一项 AppScan 扩展，用来进行执行静态 JavaScript 分析，以检测常见客户端安全漏洞。JSA 融合了 JavaScript 静态污点分析技术和网站动态爬虫技术。简而言之，AppScan 会保存爬虫所探索到的所有 URL 的完整的 HTTP 响应，然后 JSA 对这些响应页面逐个进行 JavaScript 代码分析。JSA 在分析每个页面时应用两个阶段：数据流分析和字符串分析。首先，JSA 查找从源（Source）到接收器（Sink）中未经过清除工具（Sanitizer）的轨迹。如果可找到此轨迹（Trace），那么 JSA 将在第二步中使用字符串分析的变体——字符串前缀分析（SPA)进行验证。相比于单纯的 JavaScript 代码静态分析技术而言，JSA 技术更为先进和准确，因为它是在完全解析好的 HTML 页面及 DOM 环境中进行安全漏洞分析。

如今 Web2.0 网站及 Ajax 应用中，HTML 页面往往都需要浏览器基于服务器响应里的 HTML 和 JavaScript 代码进行动态解析后才形成完整的 HTML 和 DOM，单纯基于服务器响应中的 JavaScript 代码进行静态污点分析存在一个明显缺陷 -- 其所测 JavaScript 代码及执行环境不一定完整，因此它无法保证测试的准确度和全面性。JSA 正是克服了以上缺点，融合了白盒检测和黑盒检测两种测试方法的优点，并引入 IBM 的字符串分析技术，所以 JSA 有着更好的准确性和全面性。

利用 AppScan 检测 JavaScript 安全漏洞

Altoro Mutual 是 IBM 所提供的 Web 安全漏洞演示网站，下文笔者将向读者展示如何利用 AppScan JSA 来检测该网站所存在的 JavaScript 安全漏洞。

启动 AppScan，点击菜单"扫描– 扫描配置"打开扫描配置对话框，设置起始 URL 为"http://demo.testfire.net"。

图 1. 设置起始 URL

在扫描配置对话框左侧，点击"登录管理"，然后点击右侧的"记录 ..."按钮录制登录过程，确保会话中检测处于活动状态。

图 2. 设置登录方法

在扫描配置对话框左侧，点击"测试策略"，检查测试策略设置。默认测试策略应该是"缺省"，其已经包含了常见 JavaScript 测试，可以点击"已启用 / 已禁止"查看当前默认启用的测试策略。

图 3. 检查测试策略

关闭扫描配置对话框，点击菜单"扫描 -- 仅探索"或单击快捷按钮（如图 4 所示）启动探索。本文仅示例如何检测 JavaScript 安全漏洞，所以选择"仅探索"+ 客户端 JavaScript 分析的测试方式。

图 4. 启动探索

点击菜单"工具– 扩展名– JavaScript Security Analyzer"或者快捷按钮（如图 5 所示）打开"分析 JavaScript"。在弹出的 JavaScript Security Analyzer 对话框中，单击"立即分析"。

图 5. 分析 JavaScript

JavaScript Security Analyzer 扫描完成后，即在结果列表中列出所发现的客户端 JavaScript 安全漏洞。如下图所示，Altoro Mutual 站点存在"基于 DOM 的跨站点脚本编制"及"开放式重定向"漏洞，下文将展示这些漏洞的详细信息。

图 6. 查看扫描结果

展开结果列表中的"基于 DOM 的跨站点脚本编制"，单击第一个"JavaScript"问题，在下方的问题信息中将会展示其详细信息。我们可以看出，AppScan 保存了对 JavaScript 问题代码的分析结果，并用黄色标识定位了源（Source）和接收器（Sink），利于开发人员快速修复该漏洞。

图 7. 基于 DOM 的跨站点脚本编制问题信息

同样，展开并查看"开放式重定向"问题，在问题信息栏中展示了该漏洞的代码分析结果。

图 8. 开放式重定向问题信息

注意：

本文为了快速展示如何检测 JavaScript 安全漏洞，所以选择"仅探索"+ 客户端 JavaScript 分析的测试方式。实际工作中，建议您只需要跟通常一样进行扫描（即手工探索结合自动探索站点，然后执行测试），AppScan 默认会在测试过程中自动执行 JavaScript Security Analyzer。

Rational AppScan Standard 能检测已知常见 JavaScript 安全漏洞，但 Altoro Mutual 仅展示了基于 DOM 的跨站脚本编制和重定向漏洞，故本案例的结果列表中仅包含上述两项安全漏洞。

结论

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本文介绍了 JavaScript 常见安全漏洞，分析了手工检测 JavaScript 代码存在较大的技术难度。IBM Rational AppScan V8.x 新推出了 JSA 扩展组件，在业界率先提供了客户端 JavaScript 安全检测方案。本文跟读者分享了 JSA 的基本原理和技术优势，并结合案例向读者演示了如何使用 IBM Rational AppScan JSA 测试客户端 JavaScript 安全。

本文写的存在问题局限性，欢迎提出批评，共同学习进步。