当代 Web 的 JSON 劫持技巧

原文链接:JSON hijacking for the modern web

原作者:Gareth Heyes

译:Holic (知道创宇404安全实验室)

Benjamin Dumke-von der Ehe 发现了一种有趣的跨域窃取数据的方法。使用JS 代理,他能够创建一个 handler,可以窃取未定义的 JavaScript 变量。这个问题在 FireFox 浏览器中似乎被修复了,但是我发现了一种对 Edge 进行攻击的新方式。虽然 Edge 好像是阻止了分配 window.__proto__ 的行为,但他们忘了 Object.setPrototypeOf 这个方法。利用这个方法,我们可以使用代理过的 __proto__ 来覆盖 __proto__ 属性。就像这样:

Edge PoC stealing undefined variable

如果你在跨域脚本中包含 stealme,你将会看到浏览器弹出了该值的警告,即它是一个未定义的变量。

经过进一步的测试,我发现通过覆盖__proto __.__ proto__可以实现相同的效果,在 Edge 浏览器上对应的是 [object EventTargetPrototype] 。

Edge PoC stealing undefined variable method 2

很好,我们已经能跨域窃取数据了,但我们还能做什么呢?所有主流浏览器都支持脚本的 charset 属性。而我发现 UTF-16BE 字符集尤其有意思。UTF-16BE 是一个多字节编码的字符集,那么实际上是两个字节组成了一个字符。例如你的脚本以 [" 开头,它将被认为是 0x5b22 而不是 0x5b 0x22。而 0x5b22 恰好是一个有效的 JavaScript 变量 =) 你能看懂这是怎么回事吗?

假设我们有一个来自 Web 服务器的响应,返回一个数组文本,我们便可以控制它的一部分。我们可以使用 UTF-16BE 字符集使数组文本成为未定义的 JavaScript 变量,并使用上面的技术窃取到它。唯一要注意的是,组成的字符必须形成一个有效的 JavaScript 变量。

例如,让我们看看以下响应:

为了窃取到 supersecret,我们需要注入一个空字符,后面带着两个 a’s ,出于某些原因,Edge 不会将其视为 UTF-16BE,除非它具有这些注入的字符。或许它在进行一些字符编码的扫描,亦或是截断响应和 NULL 后面的字符在 Edge 上不是一个有效的 JS 变量。这点我不确定,但是在我的测试中,似乎需要一个 NULL 与其他一些填充字符。参见下面的例子:

Edge PoC stealing JSON feeds

所以我们像以前一样代理 __proto__ 属性,使用 UTF-16BE 编码包含此脚本,而且响应的字符文本中包含了一个 NULL,后面跟着两个 a’s。然后我解码了移八位编码的 UTF-16BE ,获得第一个字节;并且通过按位“与”操作获得了第二个字节。结果是一个警告的弹出窗口, ["supersecret","。如你所见,Edge 似乎在 NULL 后截断了响应。请注意这种攻击是相当受限的,因为许多字符组合不会产生有效的 JavaScript 变量。然而,窃取少量数据可能是有用的。

在 Chrome 中窃取 JSON 推送

情况变得更糟了。Chrome 更加开放,有更多的异域字符编码。你不需要控制任何响应,Chrome 就可以使用该字符编码。唯一的要求便是之前所述,组合在一起的字符产生了一个有效的 JavaScript 变量。为了利用这个“特征”,我们需要另一个未定义的变量泄漏。一眼看上去 Chrome 似乎阻止了覆盖 __proto__ 的行为,但是它却忘记了 __proto__ 的深度。

注意: 这一点已经在 Chrome 54 版本被修复

Chrome PoC stealing JSON feeds works in version 53

我们在 __proto__ 链中深入 5 层,并用我们的代理覆盖它,接下来的事情就很有意思了。尽管命名参数不包含我们未定义的变量,但是函数的调用者是包含的!它返回了一个带有我们变量名的函数!显然它用 UTF-16BE 编码了,看起来像是这样子的:

Waaahat? 那么我们的变量是在调用者中泄漏了。你必须调用函数的 toString 方法来访问数据,否则 Chrome 会抛出一个通用访问的异常。我试着通过检查函数的构造函数,以查看是否返回了一个不同的域(也许是 Chrome 扩展程序上下文),从而进一步利用漏洞。当 adblock 被启用时,我看到了一些使用这种方法的扩展程序代码,但无法利用它因为它似乎只是将代码注入到当前的 document。

在我的测试中,我也能够包含 xml 或者 HTML 跨域数据,甚至是 text/html 内容类型,这就成为一个相当严重的信息泄漏漏洞。而此漏洞已经在 Chrome 中被修复。

在 Safari 中窃取 JSON 推送

我们也很轻松地可以在最新版的 Safari 中实现同样的事情。我们仅需要少使用一个 proto ,并且从代理中使用 “name” 而不是调用者。

Safari PoC stealing JSON feeds

经过进一步测试,我发现 Safari 和 Edge 一样受相同漏洞的影响,只需要__proto__.__proto__

Hacking JSON feeds without JS proxies

我之前提到每个主流浏览器基本都支持 UTF-16BE 字符编码,可你要如何在没有 JS 代理的情况下黑掉 JSON feeds呢?首先,你需要控制一些数据,而且必须用生成有效 JavaScript 变量的方式来构造 feed。在注入数据之前,获取 JSON 推送的第一部分非常简单,你所需要做的就是输出一个 UTF-16BE 编码字符串,该字符串将非 ASCII 变量分批给特定的值,然后循环遍历该窗口并检查该值的存在,那么属性将包含注入之前的所有 JSON feed。代码如下所示:

这段代码被编码为 UTF-16BE 字符串,所以我们实际上得到的是代码而不是非 ASCII 变量。实际上就是说,用 NULL 填充每个字符。要获得注入字符串后的字符,我仅需使用增量运算符,并在窗口的属性之后制作编码后的字符串。继续往下看。

我将它包装在一个try catch 中,因为在 IE 上 ,当检查 isNaN 时 window.external 将会抛出一个异常。整个 JSON feed 如下所示:

Hacking JSON feeds without proxies PoC

绕过 CSP

你可能已经注意到,UTF-16BE 转换的字符串也会将新行转换为非 ASCII 变量,这使它甚至有可能绕过 CSP!该 HTML 文档将被视为 JavaScript 变量。我要做的就是注入一个带有 UTF-16BE 字符集的脚本,注入至其自身,使其具有编码过的赋值和带有尾部注释的 payload。这将绕过 CSP 策略,该策略只允许引用同一域下的脚本(主流策略)。

HTML 文档将形似以下内容:

注意在 doctype 之后没有新行,HTML 是以这样一种方式构造的,即它是有效的 JavaScript,注入后面的字符无关紧要,因为我们注入了一行注释,而且新行也会被转换。注意,在文档中没有声明字符编码的声明,并不是因为字符集很重要,因为元素的引号和属性将破坏 JavaScript。payload 看起来像是这样(注意为了构造有效变量,一个选项卡是必要的)。

请注意:这在更高版本的 PHP 中已经被修复了这一点,为了防止攻击,它默认被设成 UTF-8 字符编码的 text/html 内容类型。但是,我只是添加了空白字符编码到 JSON 响应,所有现在仍处于实验室阶段。

CSP bypass using UTF-16BE PoC

其他编码

我 fuzz 了每个浏览器和字符编码。对 Edge 进行 fuzz 没什么用,主要是由于前面提到过的字符集嗅探,如果你在文档中没有使用确定的字符,他就不会使用字符编码。Chrome 则对此非常宽松,因为开发者工具让你通过正则过滤控制台的结果。我发现 ucs-2 编码允许你导入 XML 数据作为一个 JS 变量,但是它甚至比 UTF-16BE 更脆弱。我仍然设法在获得了以下的 XML,以便在 Chrome 上正确导入。

以上内容在 Chrome 中已经不再有效,但可以当做另一个例子

UTF-16 和 UTF-16LE 看起来也很有用,因为脚本的输出看起来像是一个 JavaScript 变量,但是当包含 doctype,XML 或 JSON 字符串时,它们引起了一些无效的语法错误。Safari 有一些有趣的结果,但在我的测试中,我不能用它生成有相当 JavaScript。这可能值得进一步探索,,但它将很难 fuzz,因为你需要编码字符,以产生一个有效的测试用例。我相信浏览器厂商能够更有效地做到这一点。

CSS

你可能认为这种技术可以应用于 CSS,在理论上是可以的,因为任何 HTML 将被转换为非 ASCII 的无效 CSS 选择器。但实际上,浏览器似乎会在带着编码解析 CSS 之前,查看文档是否有 doctype 头并忽略样式表,这样的话注入样式表便失败了。Edge,Firefox 和 IE 在标准模式下似乎也会检查 mime 类型,Chrome 说样式表被解析了,但至少在我的测试中并不会这样。

解决方案

可以通过在 HTTP content type 头中声明你的字符编码(例如 UTF-8)来防止字符编码工具。PHP 5.6 还通过声明 UTF-8 编码来防止这些攻击,如果没有的话,就在 content-type 头中设置。

总结

Edge,Safari 和 Chrome 包含的错误让你可以跨域读取未声明的变量。你可以使用不同的编码绕过 CSP 绕过并窃取脚本数据。即使没有代理,如果可以控制一些 JSON 响应的话,你也可以窃取数据。

Enjoy – @garethheyes

附: 演示视频