浅谈 React 中的 XSS 攻击

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本文首发于政采云前端团队博客:浅谈 React 中的 XSS 攻击

前言

前端一般会面临 XSS 这样的安全风险,但随着 React 等现代前端框架的流行,使我们在平时开发时不用太关注安全问题。以 React 为例,React 从设计层面上就具备了很好的防御 XSS 的能力。本文将以源码角度,看看 React 做了哪些事情来实现这种安全性的。

XSS 攻击是什么

Cross-Site Scripting(跨站脚本攻击)简称 XSS,是一种代码注入攻击。XSS 攻击通常指的是利用网页的漏洞,攻击者通过巧妙的方法注入 XSS 代码到网页,因为浏览器无法分辨哪些脚本是可信的,导致 XSS 脚本被执行。XSS 脚本通常能够窃取用户数据并发送到攻击者的网站,或者冒充用户,调用目标网站接口并执行攻击者指定的操作。

XSS 攻击类型

反射型 XSS

  • XSS 脚本来自当前 HTTP 请求
  • 当服务器在 HTTP 请求中接收数据并将该数据拼接在 HTML 中返回时,例子:
   // 某网站具有搜索功能,该功能通过 URL 参数接收用户提供的搜索词:
   https://xxx.com/search?query=123
   // 服务器在对此 URL 的响应中回显提供的搜索词:
   <p>您搜索的是: 123</p>
   // 如果服务器不对数据进行转义等处理,则攻击者可以构造如下链接进行攻击:
   https://xxx.com/search?query=<img src="empty.png" onerror ="alert('xss')">
   // 该 URL 将导致以下响应,并运行 alert('xss'):
   <p>您搜索的是: <img src="empty.png" onerror ="alert('xss')"></p>
   // 如果有用户请求攻击者的 URL ,则攻击者提供的脚本将在用户的浏览器中执行。

存储型 XSS

  • XSS 脚本来自服务器数据库中
  • 攻击者将恶意代码提交到目标网站的数据库中,普通用户访问网站时服务器将恶意代码返回,浏览器默认执行,例子:
   // 某个评论页,能查看用户评论。
   // 攻击者将恶意代码当做评论提交,服务器没对数据进行转义等处理
   // 评论输入:
   <textarea>
      <img src="empty.png" onerror ="alert('xss')">
   </textarea>
   // 则攻击者提供的脚本将在所有访问该评论页的用户浏览器执行

DOM 型 XSS

该漏洞存在于客户端代码,与服务器无关

  • 类似反射型,区别在于 DOM 型 XSS 并不会和后台进行交互,前端直接将 URL 中的数据不做处理并动态插入到 HTML 中,是纯粹的前端安全问题,要做防御也只能在客户端上进行防御。

React 如何防止 XSS 攻击

无论使用哪种攻击方式,其本质就是将恶意代码注入到应用中,浏览器去默认执行。React 官方中提到了 React DOM 在渲染所有输入内容之前,默认会进行转义。它可以确保在你的应用中,永远不会注入那些并非自己明确编写的内容。所有的内容在渲染之前都被转换成了字符串,因此恶意代码无法成功注入,从而有效地防止了 XSS 攻击。我们具体看下:

自动转义

React 在渲染 HTML 内容和渲染 DOM 属性时都会将 "'&<> 这几个字符进行转义,转义部分源码如下:

for (index = match.index; index < str.length; index++) {
    switch (str.charCodeAt(index)) {
      case 34: // "
        escape = '&quot;';
        break;
      case 38: // &
        escape = '&amp;';
        break;
      case 39: // '
        escape = '&#x27;';
        break;
      case 60: // <
        escape = '&lt;';
        break;
      case 62: // >
        escape = '&gt;';
        break;
      default:
        continue;
    }
  }

这段代码是 React 在渲染到浏览器前进行的转义,可以看到对浏览器有特殊含义的字符都被转义了,恶意代码在渲染到 HTML 前都被转成了字符串,如下:

// 一段恶意代码
<img src="empty.png" onerror ="alert('xss')"> 
// 转义后输出到 html 中
&lt;img src=&quot;empty.png&quot; onerror =&quot;alert(&#x27;xss&#x27;)&quot;&gt; 

这样就有效的防止了 XSS 攻击。

JSX 语法

JSX 实际上是一种语法糖,Babel 会把 JSX 编译成 React.createElement() 的函数调用,最终返回一个 ReactElement,以下为这几个步骤对应的代码:

// JSX
const element = (
  <h1 className="greeting">
      Hello, world!
  </h1>
);
// 通过 babel 编译后的代码
const element = React.createElement(
  'h1',
  {className: 'greeting'},
  'Hello, world!'
);
// React.createElement() 方法返回的 ReactElement
const element = {
  $$typeof: Symbol('react.element'),
  type: 'h1',
  key: null,
  props: {
    children: 'Hello, world!',
        className: 'greeting'   
  }
  ...
}

我们可以看到,最终渲染的内容是在 Children 属性中,那了解了 JSX 的原理后,我们来试试能否通过构造特殊的 Children 进行 XSS 注入,来看下面一段代码:

const storedData = `{
    "ref":null,
    "type":"body",
    "props":{
        "dangerouslySetInnerHTML":{
            "__html":"<img src=\"empty.png\" onerror =\"alert('xss')\"/>"
        }
    }
}`;
// 转成 JSON
const parsedData = JSON.parse(storedData);
// 将数据渲染到页面
render () {
    return <span> {parsedData} </span>; 
}

这段代码中, 运行后会报以下错误,提示不是有效的 ReactChild。

Uncaught (in promise) Error: Objects are not valid as a React child (found: object with keys {ref, type, props}). If you meant to render a collection of children, use an array instead.

那究竟是哪里出问题了?我们看一下 ReactElement 的源码:

const symbolFor = Symbol.for;
REACT_ELEMENT_TYPE = symbolFor('react.element');
const ReactElement = function(type, key, ref, self, source, owner, props) {
  const element = {
    // 这个 tag 唯一标识了此为 ReactElement
    $$typeof: REACT_ELEMENT_TYPE,
    // 元素的内置属性
    type: type,
    key: key,
    ref: ref,
    props: props,
    // 记录创建此元素的组件
    _owner: owner,
  };
  ...
  return element;
}

注意到其中有个属性是 $$typeof`,它是用来标记此对象是一个 `ReactElement`,React 在进行渲染前会通过此属性进行校验,校验不通过将会抛出上面的错误。React 利用这个属性来防止通过构造特殊的 Children 来进行的 XSS 攻击,原因是 `$$typeof 是个 Symbol 类型,进行 JSON 转换后会 Symbol 值会丢失,无法在前后端进行传输。如果用户提交了特殊的 Children,也无法进行渲染,利用此特性,可以防止存储型的 XSS 攻击。

在 React 中可引起漏洞的一些写法

使用 dangerouslySetInnerHTML

dangerouslySetInnerHTML 是 React 为浏览器 DOM 提供 innerHTML 的替换方案。通常来讲,使用代码直接设置 HTML 存在风险,因为很容易使用户暴露在 XSS 攻击下,因为当使用 dangerouslySetInnerHTML 时,React 将不会对输入进行任何处理并直接渲染到 HTML 中,如果攻击者在 dangerouslySetInnerHTML 传入了恶意代码,那么浏览器将会运行恶意代码。看下源码:

function getNonChildrenInnerMarkup(props) {
  const innerHTML = props.dangerouslySetInnerHTML; // 有dangerouslySetInnerHTML属性,会不经转义就渲染__html的内容
  if (innerHTML != null) {
    if (innerHTML.__html != null) {
      return innerHTML.__html;
    }
  } else {
    const content = props.children;
    if (typeof content === 'string' || typeof content === 'number') {
      return escapeTextForBrowser(content);
    }
  }
  return null;
}

所以平时开发时最好避免使用 dangerouslySetInnerHTML,如果不得不使用的话,前端或服务端必须对输入进行相关验证,例如对特殊输入进行过滤、转义等处理。前端这边处理的话,推荐使用白名单过滤,通过白名单控制允许的 HTML 标签及各标签的属性。

通过用户提供的对象来创建 React 组件

举个例子:

// 用户的输入
const userProvidePropsString = `{"dangerouslySetInnerHTML":{"__html":"<img onerror='alert(\"xss\");' src='empty.png' />"}}"`;
// 经过 JSON 转换
const userProvideProps = JSON.parse(userProvidePropsString);
// userProvideProps = {
//   dangerouslySetInnerHTML: {
//     "__html": `<img onerror='alert("xss");' src='empty.png' />`
//      }
// };
render() {
     // 出于某种原因解析用户提供的 JSON 并将对象作为 props 传递
    return <div {...userProvideProps} /> 
}

这段代码将用户提供的数据进行 JSON 转换后直接当做 div 的属性,当用户构造了类似例子中的特殊字符串时,页面就会被注入恶意代码,所以要注意平时在开发中不要直接使用用户的输入作为属性。

使用用户输入的值来渲染 a 标签的 href 属性,或类似 img 标签的 src 属性等

const userWebsite = "javascript:alert('xss');";
<a href={userWebsite}></a>

如果没有对该 URL 进行过滤以防止通过 javascript:data: 来执行 JavaScript,则攻击者可以构造 XSS 攻击,此处会有潜在的安全问题。
用户提供的 URL 需要在前端或者服务端在入库之前进行验证并过滤。

服务端如何防止 XSS 攻击

服务端作为最后一道防线,也需要做一些措施以防止 XSS 攻击,一般涉及以下几方面:

  • 在接收到用户输入时,需要对输入进行尽可能严格的过滤,过滤或移除特殊的 HTML 标签、JS 事件的关键字等。
  • 在输出时对数据进行转义,根据输出语境 (html/javascript/css/url),进行对应的转义
  • 对关键 Cookie 设置 http-only 属性,JS 脚本就不能访问到 http-only 的 Cookie 了
  • 利用 CSP 来抵御或者削弱 XSS 攻击,一个 CSP 兼容的浏览器将会仅执行从白名单域获取到的脚本文件,忽略所有的其他脚本 (包括内联脚本和 HTML 的事件处理属性)

总结

出现 XSS 漏洞本质上是输入输出验证不充分,React 在设计上已经很安全了,但是一些反模式的写法还是会引起安全漏洞。Vue 也是类似,Vue 做的安全措施主要也是转义,HTML 的内容和动态绑定的属性都会进行转义。无论使用 React 或 Vue 等前端框架,都不能百分百的防止 XSS 攻击,所以服务端必须对前端参数做一些验证,包括但不限于特殊字符转义、标签、属性白名单过滤等。一旦出现安全问题一般都是挺严重的,不管是敏感数据被窃取或者用户资金被盗,损失往往无法挽回。我们平时开发中需要保持安全意识,保持代码的可靠性和安全性。

小游戏

看完文章可以尝试下 XSS 的小游戏,自己动手实践模拟 XSS 攻击,可以对 XSS 有更进一步的认识。

招贤纳士

政采云前端团队(ZooTeam),一个年轻富有激情和创造力的前端团队,隶属于政采云产品研发部,Base 在风景如画的杭州。团队现有 50 余个前端小伙伴,平均年龄 27 岁,近 3 成是全栈工程师,妥妥的青年风暴团。成员构成既有来自于阿里、网易的“老”兵,也有浙大、中科大、杭电等校的应届新人。团队在日常的业务对接之外,还在物料体系、工程平台、搭建平台、性能体验、云端应用、数据分析及可视化等方向进行技术探索和实战,推动并落地了一系列的内部技术产品,持续探索前端技术体系的新边界。

如果你想改变一直被事折腾,希望开始能折腾事;如果你想改变一直被告诫需要多些想法,却无从破局;如果你想改变你有能力去做成那个结果,却不需要你;如果你想改变你想做成的事需要一个团队去支撑,但没你带人的位置;如果你想改变既定的节奏,将会是“5 年工作时间 3 年工作经验”;如果你想改变本来悟性不错,但总是有那一层窗户纸的模糊… 如果你相信相信的力量,相信平凡人能成就非凡事,相信能遇到更好的自己。如果你希望参与到随着业务腾飞的过程,亲手推动一个有着深入的业务理解、完善的技术体系、技术创造价值、影响力外溢的前端团队的成长历程,我觉得我们该聊聊。任何时间,等着你写点什么,发给 ZooTeam@cai-inc.com

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