基於NodeJS的前後端分離的思考與實踐（四）安全問題解決方案

前言在前後端分離的開發模式中，從開發的角色和職能上來講，一個最明顯的變化就是：以往傳統中，只負責瀏覽器環境中開發的前端同學，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？本文就在前後端分離模式的架構下，針對前端在Web開發中，所遇到的安全問題以及應對措施和注意事項，並提出解決方案。跨站腳本攻擊(XSS)的防禦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許可權來執行。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：代碼如下:<textarea name="description">$description</textarea>這段代碼中的$description為模板的變數（不同模板中定義的變數語法不同，這裡只是示意一下），由用戶提交的數據，那麼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：代碼如下:<textarea name="description"></textarea><script>alert("hello")"</script></textarea>上述代碼，在瀏覽器中渲染，將會執行JavaScript代碼並在屏幕上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，轉義後的輸出代碼如下代碼如下:<textarea name="description"></textarea><script>alert("hello!")</script></textarea>以上經過轉義後的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弧（ {{val}}）解析模板數據， ，默認既是對數據進行HTML轉義的，所以開發者可以這樣寫模板：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，需要使用三個中括弧（{{{val}}}）。2. 在Midway中明確的調用轉義函數開發者可以在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，那麼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：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，所以這裡在xtemplate中，使用了三個大括弧，默認不進行HTML轉義；那麼用戶輸入的數據假如如下：代碼如下:<script src="https://www.getit01.com/getimg_360.php?url=http://eval.com/eval.js"></script><span style="color:red;font-size:20px;position:fixed;">我在留言中</span>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程序中調用代碼如下:message =Security.richText(message);var html = xtpl.render(message)方法2： 在模板中調用代碼如下:<div class="message-board">Security.richText({{{message}}})</div>通過調用Security的richText方法後，最終的輸出如下：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標籤被直接過濾掉；同時style標籤中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，系統可能會報一個404 Not Found的錯誤，例如：http://localhost/page/not/found404 NotFoundPage /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，並引誘受害者點擊 ；假如出錯頁面未對輸出變數進行轉義的話，那麼連接中隱藏的 <script>alert("hello")</script> 將會被執行。在express中，發送一個404頁面的方法如下res.send(404，"Sorry，we don"t find that!")這裡就需要開發者注意錯誤頁面(404或者其他錯誤狀態)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。後續，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數寫法，需要開發者特別留意其安全性。關於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，供開發者使用：escapeHtml 過濾指定的HTML中的字元，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例子如下代碼如下:var jsonText ="{"<script>":"<script>"}";console.log(SecurityUtil.escapeJson(jsonText));// {"<script>":"<script>"}var jsonText ="{"你好":"<script>"}";console.log(SecurityUtil.escapeJsonForJsVar(jsonText));//{"u4f60u597d":"<script>"}var str ="alert("你好")";console.log(SecurityUtil.jsEncode(str));// alert("u4f60u597d")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：泛指瀏覽器端用於客戶端提交數據的形式；包括a標籤、ajax提交數據、form表單提交數據等，而非對等於HTML中的form標籤。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請求是很容易創建的，用戶點擊一個鏈接就可以發起GET類型的請求，而POST請求相對比較難，攻擊者往往需要藉助JavaScript才能實現；因此，確保form表單或者服務端介面只接受POST類型的提交請求，可以增加系統的安全性。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起請求並提交的，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) -> 用戶修改信息並提交(3) -> 網站接受用戶修改的數據並保存(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) -> 偽造要修改的信息並提交(2) -> 網站接受攻擊者修改參數數據並保存(3)只要能夠區分這兩種情況，就能夠預防CSRF攻擊。那麼如何區分呢？ 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) -> 網站顯示用於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) -> 用戶修改信息並提交，同時發回token信息到服務端(3) -> 網站比對用戶發回的token和session中的token，應該一致，則接受用戶修改的數據，並保存這樣，如果攻擊者偽造要修改的信息並提交，是沒辦法直接訪問到session的，所以也沒辦法拿到實際的token值；請求發送到服務端，服務端進行token校驗的時候，發現不一致，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，那麼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標籤href屬性或者img標籤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不涉及到淘寶分散式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，本身不做實際的校驗工作。流程如下：

後續：在Midway中，Node.js和淘寶的分散式session對接後，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。其他安全問題關於常見的Web安全問題，還有如下幾種，這裡只做一些簡介，後續會持續繼承到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特殊字元，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，而伺服器一般都會限制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，那麼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，並且加上cookie過期時間關於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，只負責轉發到WebX層面進行check關於Node.jsXSS等注入性漏洞是所有漏洞中最容易被忽略，占互聯網總攻擊的70%以上；開發者編寫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來源於用戶輸入，那麼假設用戶輸入/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後端分離模式下，可以讓傳統的前端開發人員開始編寫後端代碼，雖然從架構上講，只負責模板這一層，但也會接觸大量的後端代碼；所以安全對於前端來說，這是一個不小的挑戰。
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