Javascript原型链攻击与防御

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在讲这个漏洞之前我们来理解一下Javascript。与其他的语言不同的是，Js在Es6之前是没有class的，他更多的是一个原型语言，在Js里有一句话很有名——“一切皆对象”。

什么是原型语言

1.只有对象，没有类；对象继承对象，而不是类继承类。

2.“原型对象”是核心概念。原型对象是新对象的模板，它将自身的属性共享给新对象。一个对象不但可以享有自己创建时和运行时定义的属性，而且可以享有原型对象的属性。

3.每一个对象都有自己的原型对象，所有对象构成一个树状的层级系统。root节点的顶层对象是一个语言原生的对象，只有它没有原型对象，其他所有对象都直接或间接继承它的属性。

关于Function.prototype和Object.proto

1.对象有__proto__属性，函数有prototype属性；

2.对象由函数生成;

3.生成对象时，对象的__proto__属性指向函数的prototype属性。

在没有手动修改__proto__属性的指向时，以上三条便是JavaScript默认原型链指向逻辑。如果要更形象的去理解这个就可以看下下图的这个结构

什么是JavaScript原型链污染

原型链污染来自一个CVE(https://github.com/jquery/jquery/pull/4333)，这个CVE是一个在jquery中修复的漏洞，但是这个漏洞广义的推广的话，受影响的范围应该是一切使用了ecmascript的应用，无论前后端。关于这个漏洞，是修复了jQuery的$.extend(true…)方法，在jQuery中，这个方法用于将一个或多个对象的内容合并到目标对象。所以你永远不知道有不有人会不会写出一些类似以下的代码

当我们可控$.extend的参数的时候，我们就可以覆盖对象的__proto__或者prototype方法从而控制整个原型链的最顶端的方法，重写该方法将覆盖子对象或者函数的方法，从而导致污染原本的方法意图。

在npmjs官方搜下对象操作的库可以看到一大堆，例如“xtend”、 “deepmerge”、 “webpack-merge”、 “merge2”、 “lodash.merge”。假如一些应用使用了这些方法，但是对参数没做任何处理。

漏洞范围影响

提出这个Javascript原型链污染攻击的作者写了一个pdf，在该pdf中，作者不仅做了漏洞的成因分析，还针对此漏洞做了受害范围分析，他在github上搜索了部分的组件，这些组件都是可以操作对象，一般都是对象合并操作的，较为底层，因此也会有大量的应用基于这些组件。例如“hoek”，“lodash”，“defaults-deep”等修复了这个原型链污染的可能性，当然还有一些组件他没统计到，例如“xtend”之类的，光weekly download的数量就有“12,097,425”。

笔者在npm上搜索了基于xtend的一些应用，找到一个language-exec这样的一个组件。这个组件是一个基于xtend的，不过这个组件好像年久失修而且没啥人用，看了源代码其中就有这样的一句话

可以看到类似的写法都是存在问题的(主要是我没找到具体的基于xtend的受影响应用)。

所以基于这个，大家不是有了刷CVE的思路了？没错…只要你敢花时间去爬全部的dependence就可以有机会获得javascript pollution attack CVE。

案例一远程命令执行

作者在github上搜到了一款叫做ghost cms的应用，当然这个漏洞已经修复，当黑客发送以下请求即可实现控制任意方法或者对象的任意属性。当然也就是rce了

在一切皆对象的JavaScript中，所有对象都可以调用toString和valueOf方法，当你通过__proto__重写这2个方法的时候，就容易在express等web框架中产生dos，导致服务无法正常运行。类似以下的写法就容易产生拒绝服务。

案例二DOS

在一切皆对象的JavaScript中，所有对象都可以调用toString和valueOf方法，当你通过__proto__重写这2个方法的时候，就容易在express等web框架中产生dos，导致服务无法正常运行。类似以下的写法就容易产生拒绝服务

案例三任意文件读取

如果你可以通过污染原型链来重写一些“私有属性”的话(Javascript没有私有属性)，可能可以重写那些在WEB中用来定义渲染模板文件的属性值，就有可能产生任意文件读取了，如以下这个图片

如何防御

在这里我们了解下这类攻击，如何从代码上更安全的编写，更好的防御这类漏洞。漏洞发现的作者给出了2个解决方案，先来看看我是如何防御的。

如果是我来解决这个问题的话，我会选择迭代对象的属性，直到查找到__proto__和prototype这2个属性名，如果出现就干掉。但是这个方法还是有缺陷，一个是建立于黑名单，需要列入的属性太多了，例如Dos的话就要把tostring和valueof等方法列入，而且遇到私有属性覆盖的话，怎么确保参数，接口很多。

原作者提出了3点：

1、使用Object.freeze来冻结对象，几乎所有的JavaScript对象都是Object的实例。所以冻结Object.prototype即可。具体大家可以去了解下es5就新增的Object.freeze方法，使用了这个方法，那么黑客就无法对prototype新增或者重写对应原型链上的方法，不过这样可能会导致一些隐性的bug产生，而且可能还不知道是哪里出错了。

2、用map数据结构来代替自带的对象结构。Es6就有map结构啦，这个map和Object的区别就是map的键可以是任意的对象类型，数组也好，对象也好。

3、使用Object.create(null)（强烈推荐），使用这个方法就可以更好的防御原型链污染攻击了，因为Object.create(null)使得创建的新对象没有任何的原型链，是null的，不具备任何的继承关系，当你接受一个客户端的参数并且打算merge的话，可以使用此方法后去merge，这样的对象是比较安全的，客户端没办法通过原型链来污染攻击(因为压根就没原型链通往其他的对象)。我们可以简单的通过一个实验来看下。