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基于NodeJS的前后端分離的思考與實踐（四）安全問題解決方案

更新時間：2014年09月26日 10:16:32 作者：taobaoued

本文就在前后端分離模式的架構下，針對前端在Web開發(fā)中，所遇到的安全問題以及應對措施和注意事項，并提出解決方案。

前言

在前后端分離的開發(fā)模式中，從開發(fā)的角色和職能上來講，一個最明顯的變化就是：以往傳統(tǒng)中，只負責瀏覽器環(huán)境中開發(fā)的前端同學，需要涉獵到服務端層面，編寫服務端代碼。而擺在面前的一個基礎性問題就是如何保障Web安全？

本文就在前后端分離模式的架構下，針對前端在Web開發(fā)中，所遇到的安全問題以及應對措施和注意事項，并提出解決方案。

跨站腳本攻擊(XSS)的防御

問題及解決思路

跨站腳本攻擊（XSS，Cross-site scripting）是最常見和基本的攻擊Web網站的方法。攻擊者可以在網頁上發(fā)布包含攻擊性代碼的數據，當瀏覽者看到此網頁時，特定的腳本就會以瀏覽者用戶的身份和權限來執(zhí)行。通過XSS可以比較容易地修改用戶數據、竊取用戶信息以及造成其它類型的攻擊，例如：CSRF攻擊。

預防XSS攻擊的基本方法是：確保任何被輸出到HTML頁面中的數據以HTML的方式進行轉義（HTML escape）。例如下面的模板代碼：

復制代碼代碼如下:

<textarea name="description">$description</textarea>

這段代碼中的$description為模板的變量（不同模板中定義的變量語法不同，這里只是示意一下），由用戶提交的數據，那么攻擊者可以輸入一段包含”JavaScript”的代碼，使得上述模板語句的結果變成如下的結果：

復制代碼代碼如下:

<textarea name="description">

</textarea><script>alert('hello')'</script>

</textarea>

上述代碼，在瀏覽器中渲染，將會執(zhí)行JavaScript代碼并在屏幕上alert hello。當然這個代碼是無害的，但攻擊者完全可以創(chuàng)建一個JavaScript來修改用戶資料或者竊取cookie數據。

解決方法很簡單，就是將$description的值進行html escape，轉義后的輸出代碼如下

復制代碼代碼如下:

<textarea name="description">

&lt;/textarea&gt;&lt;script&gt;alert(&quot;hello!&quot;)&lt;/script&gt;

</textarea>

以上經過轉義后的HTML代碼是沒有任何危害的。

Midway的解決方案

轉義頁面中所有用戶輸出的數據

對數據進行轉義有以下幾種情況和方法：

1. 使用模板內部提供的機制進行轉義

中途島內部使用KISSY xtemplate作為模板語言。

在xtemplate實現中，語法上使用兩個中括號（ {{val}}）解析模板數據，，默認既是對數據進行HTML轉義的，所以開發(fā)者可以這樣寫模板：

復制代碼代碼如下:

<textarea name="description">{{description}}</textarea>

在xtemplate中，如果不希望輸出的數據被轉義，需要使用三個中括號（{{{val}}}）。

2. 在Midway中明確的調用轉義函數

開發(fā)者可以在Node.js程序或者模板中，直接調用Midway提供的HTML轉義方法，顯示的對數據進行轉義，如下：

方法1：在Node.js程序中對數據進行HTML轉義

復制代碼代碼如下:

var Security= require('midway-security');

//data from server，eg {html:'</textarea>'，other:""}

data.html =Security.escapeHtml(data.html);

xtpl = xtpl.render(data);

方法2：在模板中對HTML數據進行HTML轉義

復制代碼代碼如下:

<textarea name="description">Security.escapeHtml({{{description}}})</textarea>

注意：只有當模板內部沒有對數據進行轉義的時候才使用Security.escapeHtml進行轉義。否則，模板內部和程序會兩次轉義疊加，導致不符合預期的輸出。

推薦：如果使用xtemplate，建議直接使用模板內置的{{}}進行轉義；如果使用其他模板，建議使用Security.escapeHtml進行轉義。

過濾頁面中用戶輸出的富文本

你可能會想到：“其實我就是想輸出富文本，比如一些留言板、論壇給用戶提供一些簡單的字體大小、顏色、背景等功能，那么我該如何處理這樣的富文本來防止XSS呢？”

1. 使用Midway中Security提供的richText函數

Midway中提供了richText方法，專門用來過濾富文本，防止XSS、釣魚、cookie竊取等漏洞。

有一個留言板，模板代碼可能如下：

復制代碼代碼如下:

<div class="message-board">

{{{message}}}

</div>

因為message是用戶的輸入數據，其留言板的內容，包含了富文本信息，所以這里在xtemplate中，使用了三個大括號，默認不進行HTML轉義；那么用戶輸入的數據假如如下：

復制代碼代碼如下:

上述的富文本數據如果直接輸出到頁面中，必然會導致eval.com站點的js注入到當前頁面中，造成了XSS攻擊。為了防止這個漏洞，我們只要在模板或者程序中，調用Security.richText方法，處理用戶輸入的富文本。

調用方法與escapeHtml類似，有如下兩種方式

方法1: 直接在Node.js程序中調用

復制代碼代碼如下:

message =Security.richText(message);

var html = xtpl.render(message)

方法2：在模板中調用

復制代碼代碼如下:

<div class="message-board">

Security.richText({{{message}}})

</div>

通過調用Security的richText方法后，最終的輸出如下：

復制代碼代碼如下:

<div class="message-board">

<span style="color:red;font-size:20px;">我在留言中</span>

</div>

可以看出，首先：會造成XSS攻擊的script標簽被直接過濾掉；同時style標簽中CSS屬性position:fixed;樣式也被過濾了。最終輸出了無害的HTML富文本

了解其他可能導致XSS攻擊的途徑

除了在頁面的模板中可能存在XSS攻擊之外，在Web應用中還有其他幾個途徑也可能會有風險。

1. 出錯頁面的漏洞

一個頁面如果找不到，系統(tǒng)可能會報一個404 Not Found的錯誤，例如：http://localhost/page/not/found

404 NotFound
Page /page/not/found does not exsit
很顯然：攻擊者可以利用這個頁面，構造一個類似這樣的連接，http://localhost/%3Cscript%3Ealert%28%27hello%27%29%3C%2Fscript%3E，并引誘受害者點擊；假如出錯頁面未對輸出變量進行轉義的話，那么連接中隱藏的 <script>alert('hello')</script> 將會被執(zhí)行。

在express中，發(fā)送一個404頁面的方法如下

res.send(404，'Sorry，we don\'t find that!')
這里就需要開發(fā)者注意錯誤頁面(404或者其他錯誤狀態(tài))的處理方式。如果錯誤信息的返回內容帶有路徑信息（其實更準確的講，是用戶輸入信息)，就一定要進行escapeHtml了。

后續(xù)，錯誤處理的安全機制，會在Midway框架層面中完成。

Midway解決方案的補充說明

其他模板引擎

Midway默認支持xtemplate模板，但將來也有可能支持其他模板：如jade、mustache、ejs等。目前在主流模板中，都提供了默認轉義和不轉義的輸出變量寫法，需要開發(fā)者特別留意其安全性。

關于escape的其他支持

除了對頁面中輸出的普通數據和富文本數據，一些場景中也還包含其他可能需要轉義的情況，Midway提供了如下幾個常用的轉義方法，供開發(fā)者使用：

escapeHtml 過濾指定的HTML中的字符，防XSS漏洞
jsEncode 對輸入的String進行JavaScript 轉義對中文進行unicode轉義，單引號，雙引號轉義
escapeJson 不破壞JSON結構的escape函數，只對json結構中name和vaule做escapeHtml處理
escapeJsonForJsVar 可以理解就是jsEncode+escapeJson
例子如下

復制代碼代碼如下:

var jsonText ="{\"<script>\":\"<script>\"}";

console.log(SecurityUtil.escapeJson(jsonText));// {"&lt;script&gt;":"&lt;script&gt;"}

var jsonText ="{\"你好\":\"<script>\"}";

console.log(SecurityUtil.escapeJsonForJsVar(jsonText));//{\"\u4f60\u597d\":\"&lt;script&gt;\"}

var str ="alert(\"你好\")";

console.log(SecurityUtil.jsEncode(str));// alert(\"\u4f60\u597d\")

跨站請求偽造攻擊(CSRF)的預防

問題及解決思路

名詞解釋：表單：泛指瀏覽器端用于客戶端提交數據的形式；包括a標簽、ajax提交數據、form表單提交數據等，而非對等于HTML中的form標簽。

跨站請求偽造（CSRF，Cross-site request forgery）是另一種常見的攻擊。攻擊者通過各種方法偽造一個請求，模仿用戶提交表單的行為，從而達到修改用戶的數據或執(zhí)行特定任務的目的。

為了假冒用戶的身份，CSRF攻擊常常和XSS攻擊配合起來做，但也可以通過其它手段：例如誘使用戶點擊一個包含攻擊的鏈接。

解決CSRF攻擊的思路分如下兩個步驟

1.增加攻擊的難度。GET請求是很容易創(chuàng)建的，用戶點擊一個鏈接就可以發(fā)起GET類型的請求，而POST請求相對比較難，攻擊者往往需要借助JavaScript才能實現；因此，確保form表單或者服務端接口只接受POST類型的提交請求，可以增加系統(tǒng)的安全性。
2.對請求進行認證，確保該請求確實是用戶本人填寫表單或者發(fā)起請求并提交的，而不是第三者偽造的。

一個正常用戶修改網站信息的過程如下

用戶請求修改信息(1) -> 網站顯示用戶修改信息的表單(2) -> 用戶修改信息并提交(3) -> 網站接受用戶修改的數據并保存(4)
而一個CSRF攻擊則不會走這條路線，而是直接偽造第2步用戶提交信息

直接跳到第2步(1) -> 偽造要修改的信息并提交(2) -> 網站接受攻擊者修改參數數據并保存(3)
只要能夠區(qū)分這兩種情況，就能夠預防CSRF攻擊。那么如何區(qū)分呢？就是對第2步所提交的信息進行驗證，確保數據源自第一步的表單。具體的驗證過程如下：

用戶請求修改信息(1) -> 網站顯示用于修改信息的空白表單，表單中包含特殊的token同時把token保存在session中(2) -> 用戶修改信息并提交，同時發(fā)回token信息到服務端(3) -> 網站比對用戶發(fā)回的token和session中的token，應該一致，則接受用戶修改的數據，并保存
這樣，如果攻擊者偽造要修改的信息并提交，是沒辦法直接訪問到session的，所以也沒辦法拿到實際的token值；請求發(fā)送到服務端，服務端進行token校驗的時候，發(fā)現不一致，則直接拒絕此次請求。

Midway解決方案

禁用GET提交表單

如果服務端不接受GET方式提交的表單數據，那么將會給攻擊者帶來非常大的難度；因為在頁面上構造一個a標簽href屬性或者img標簽src屬性來構造一個請求是非常容易的，但是如果要POST提交，就必須要通過腳本才可以實現。

用CSRF token驗證請求

因為Midway不涉及到淘寶分布式session及token校驗這一層面邏輯，所以在Midway框架中，只將token在server和客戶端之間進行轉發(fā)，本身不做實際的校驗工作。流程如下：

后續(xù)：在Midway中，Node.js和淘寶的分布式session對接后，可以考慮在Midway這一層自動進行token校驗；畢竟安全校驗越早進行，成本也會更低。

建議：在Midway中，可以判斷是否request中有token的值，如果一個修改操作，沒有token，可以直接在Midway層認為是不安全的，將請求丟棄掉。

其他安全問題

關于常見的Web安全問題，還有如下幾種，這里只做一些簡介，后續(xù)會持續(xù)繼承到Midway framework中。

HTTP Headers安全
CRLF Injection 攻擊者想辦法在響應頭中注入兩個CRLF特殊字符，導致響應數據格式異常，從而注入script等
拒絕訪問攻擊每個請求因為都會默認帶上cookie，而服務器一般都會限制cookie的大小，這就導致了，如果用戶客戶端cookie被設置成了超過某個閥值，那么用戶就再也無法訪問網站了
cookie防竊取一般cookie竊取都是通過JavaScript(XSS漏洞)獲取到的，所以盡量將cookie設置成http only，并且加上cookie過期時間
關于cookie的安全問題，之前WebX已經有較好的解決方案；此次Midway不負責cookie的設置和校驗等工作，只負責轉發(fā)到WebX層面進行check

關于Node.js

XSS等注入性漏洞是所有漏洞中最容易被忽略，占互聯(lián)網總攻擊的70%以上；開發(fā)者編寫Node.js代碼時，要時刻提醒自己，永遠不要相信用戶的輸入。

比如如下幾個例子。

var mod = fs.readFileSync('path'); 如果path來源于用戶輸入，那么假設用戶輸入/etc/password，則會讀取到不應該讀取的內容，造成密碼泄漏風險
var result = eval(jsonVal); 一定要確保jsonVal是json，而不是用戶的輸入
…… 其他可能包含用戶輸入的地方，一定要確認用戶的輸入是我們期望的值
總結

前后端分離模式下，可以讓傳統(tǒng)的前端開發(fā)人員開始編寫后端代碼，雖然從架構上講，只負責模板這一層，但也會接觸大量的后端代碼；所以安全對于前端來說，這是一個不小的挑戰(zhàn)。

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