web前端利用HSTS(新的Web安全协议HTTP Strict Transport Security)漏洞的超级Cookie(HSTS Super Cookie)

web前端如果想实现cookie跨站点，跨浏览器，清除浏览器cookie该cookie也不会被删除这似乎有点难，下面的教程让你完全摆脱document.cookie

1、服务器端设置HSTS

如PHP:

<?php header("Strict-Transport-Security: max-age=31536000; includeSubDomains");?>

includeSubDomains必不可少，因为Super Cookie要用到很多子域名（Super Cookie必备条件,最好32个）。

demo用到的子域名：*-hsts-lab.radicalresearch.co.uk       如 1-hsts-lab.radicalresearch.co.uk，2-hsts-lab.radicalresearch.co.uk  等，demo用到32个子域名  到32-hsts-lab.radicalresearch.co.uk，为什么用到这么多子域名，下面会谈到。


<?php   //根据请求输出不同header   //header("Strict-Transport-Security: max-age=31536000; includeSubDomains")或者header("Strict-Transport-Security: max-age=0; includeSubDomains")
   //下面这个1是必须输出的值，cb回调函数里会用到
   echo 1;
?>

2、开启或关闭HSTS
子域名设置HSTS 状态头：

https://13-hsts-lab.radicalresearch.co.uk/hsts/set/1

在浏览器里打开上面URL，如下图：

     

上面会有个Strict-Transport-Security的头，max-age=31436000 注意此时max-age不为0，表示HSTS开启了

再打开https://13-hsts-lab.radicalresearch.co.uk/hsts/set/

    

     此时max-age=0,HSTS失效被关闭了



     
     这个13-hsts-lab.radicalresearch.co.uk子域名服务器返回的不同HSTS开启状态是根据url中https://13-hsts-lab.radicalresearch.co.uk/hsts/set/标红的0/1进行输出不同的状态头的： 0关1开
 
     服务器根据url判断HSTS输出哪种Strict-Transport-Security头
     如HSTS开启：<?php header("Strict-Transport-Security: max-age=31536000; includeSubDomains");?>


      HSTS关闭：<?php header("Strict-Transport-Security: max-age=0; includeSubDomains");?>

这里面还有个关键点是，开启和关闭HSTS必须要用https协议，即在浏览器里打开的时候https://13-hsts-lab.radicalresearch.co.uk/hsts/set/0，协议必须是https,这跟HSTS的特性有关。下面会有解释。

所有子域名（1-32）服务器端除了输出 headerStrict-Transport-Security是否开启外，还都输出1值



3、Super Cookie利用的关键点：

     如果我们事先设置了第13个子域名的HSTS的状态开启了，并且在当前浏览器访问过该子域名、或者脚本动态加载过，如浏览器访问过：
    
      https://13-hsts-lab.radicalresearch.co.uk/hsts/set/1
      http://13-hsts-lab.radicalresearch.co.uk/hsts/get

         我们会发现http会自动被浏览器重定向到  https://13-hsts-lab.radicalresearch.co.uk/hsts/get 


         这里特别关键，如果这理解不了，那么HSTS Super Cookie 就无法理解了。

相反如果https://13-hsts-lab.radicalresearch.co.uk/hsts/set/0 你设置 HSTS关闭，你再通过http打开该子域名下的任何资源，是不会有任何https跳转的。

我们再来访问下http://beta.tfxiq.com/sc.html,打开控制台下的network，会发现很多跳转丢失：

         这里跳转丢失的原因是因为该子域名下HSTS服务器端开启了，因为你之前用https访问过该域名，并且开启了HSTS，那么后续的所有访问都会被强制跳转到https;

跳转丢失的response也是没有任何返回的，代码就利用到了这一点。

 

4、实现原理：

拿http://beta.tfxiq.com/sc.html

为例，当前chrome客户端要保存一个71009647的 cookie值,  71009647的36进制为：169ze7（页面显示值），二进制00000100001110111000010101101111，前面4位黑的0是为了凑全32位。
保存cookie:

 

按照12进制值00000100001110111000010101101111从左到右的顺序，url最右边的/0或者/1按顺序对应12进制
步骤1： 在https://1-hsts-lab.radicalresearch.co.uk/hsts/set/0  关闭当前子域名HSTS
步骤2： 在https://2-hsts-lab.radicalresearch.co.uk/hsts/set/0  关闭当前子域名HSTS
步骤3： 在https://3-hsts-lab.radicalresearch.co.uk/hsts/set/0  关闭当前子域名HSTS
步骤4： 在https://4-hsts-lab.radicalresearch.co.uk/hsts/set/0  关闭当前子域名HSTS
步骤5： 在https://5-hsts-lab.radicalresearch.co.uk/hsts/set/0  关闭当前子域名HSTS
步骤6： 在https://6-hsts-lab.radicalresearch.co.uk/hsts/set/1  开启当前子域名HSTS
步骤7： 在https://7-hsts-lab.radicalresearch.co.uk/hsts/set/0  关闭当前子域名HSTS
步骤8： 在https://8-hsts-lab.radicalresearch.co.uk/hsts/set/0  关闭当前子域名HSTS
步骤9： 在https://9-hsts-lab.radicalresearch.co.uk/hsts/set/0  关闭当前子域名HSTS
步骤10： 在https://10-hsts-lab.radicalresearch.co.uk/hsts/set/0  关闭当前子域名HSTS
步骤11： 在https://11-hsts-lab.radicalresearch.co.uk/hsts/set/1  开启当前子域名HSTS
步骤12： 在https://12-hsts-lab.radicalresearch.co.uk/hsts/set/1  开启当前子域名HSTS
步骤13： 在https://13-hsts-lab.radicalresearch.co.uk/hsts/set/1  开启当前子域名HSTS
步骤14： 在https://14-hsts-lab.radicalresearch.co.uk/hsts/set/0  关闭当前子域名HSTS
步骤15： 在https://15-hsts-lab.radicalresearch.co.uk/hsts/set/1  开启当前子域名HSTS
步骤16： 在https://16-hsts-lab.radicalresearch.co.uk/hsts/set/1  开启当前子域名HSTS
步骤17： 在https://17-hsts-lab.radicalresearch.co.uk/hsts/set/0  关闭当前子域名HSTS
步骤18： 在https://18-hsts-lab.radicalresearch.co.uk/hsts/set/0  关闭当前子域名HSTS
步骤19： 在https://19-hsts-lab.radicalresearch.co.uk/hsts/set/0  关闭当前子域名HSTS
步骤20： 在https://20-hsts-lab.radicalresearch.co.uk/hsts/set/1  开启当前子域名HSTS
步骤21： 在https://21-hsts-lab.radicalresearch.co.uk/hsts/set/0  关闭当前子域名HSTS
步骤22： 在https://22-hsts-lab.radicalresearch.co.uk/hsts/set/1  开启当前子域名HSTS
步骤23： 在https://23-hsts-lab.radicalresearch.co.uk/hsts/set/0  关闭当前子域名HSTS
步骤24： 在https://24-hsts-lab.radicalresearch.co.uk/hsts/set/1  开启当前子域名HSTS
步骤25： 在https://25-hsts-lab.radicalresearch.co.uk/hsts/set/0  关闭当前子域名HSTS
步骤26： 在https://26-hsts-lab.radicalresearch.co.uk/hsts/set/1  开启当前子域名HSTS
步骤27： 在https://27-hsts-lab.radicalresearch.co.uk/hsts/set/1  开启当前子域名HSTS
步骤28： 在https://28-hsts-lab.radicalresearch.co.uk/hsts/set/0  关闭当前子域名HSTS
步骤29： 在https://29-hsts-lab.radicalresearch.co.uk/hsts/set/1  开启当前子域名HSTS
步骤30： 在https://30-hsts-lab.radicalresearch.co.uk/hsts/set/1  开启当前子域名HSTS
步骤31： 在https://31-hsts-lab.radicalresearch.co.uk/hsts/set/1  开启当前子域名HSTS
步骤32： 在https://32-hsts-lab.radicalresearch.co.uk/hsts/set/1  开启当前子域名HSTS

上面32个步骤，都是根据二进制00000100001110111000010101101111从左到右的顺序，设置了HSTS对应的开启状态，0：关，1：开

保存cookie的 url必须协议是https,原因上面提过，再提一遍，因为开启了HSTS协议，并且通过https加载过该子域名下的任何资源，当再通过http访问任何资源，会发生页面跳转，跳转到https安全协议对应的url.

当然代码在beta.tfxiq.com/superCookie.js中是通过循环动态在head中插入一个script 来模拟浏览器子域名开启和关闭HSTS的

 

 

 

 

读取cookie:

步骤1： 在http://1-hsts-lab.radicalresearch.co.uk/hsts/get?cb=window['hsts']._['1'](!1) 

    这个域名HSTS关闭，不跳转，response结果为上面php脚本输出的1，cb回调函数里的参数值取1的反值,相当于0，对应00000100001110111000010101101111的左边第一位0
步骤2： 在http://2-hsts-lab.radicalresearch.co.uk/hsts/get?cb=window['hsts']._['2'](!1)     上同 对应00000100001110111000010101101111的左边第二位0
步骤3： 在http://3-hsts-lab.radicalresearch.co.uk/hsts/get?cb=window['hsts']._['3'](!1)     上同 对应00000100001110111000010101101111的左边第三位0
步骤4： 在http://4-hsts-lab.radicalresearch.co.uk/hsts/get?cb=window['hsts']._['4'](!1)     上同 对应00000100001110111000010101101111的左边第四位0
步骤5： 在http://5-hsts-lab.radicalresearch.co.uk/hsts/get?cb=window['hsts']._['5'](!null)     上同 对应00000100001110111000010101101111的左边第五位0
步骤6： 在http://6-hsts-lab.radicalresearch.co.uk/hsts/get?cb=window['hsts']._['6'](!null)     这个域名HSTS开启，访问跳转到安全协议，response没有数据，cb回调函数里的参数的值为null ，js取反相当于1, 对应00000100001110111000010101101111的左边第六位1
步骤7： 在http://7-hsts-lab.radicalresearch.co.uk/hsts/get?cb=window['hsts']._['7'](!1)     这个域名HSTS关闭，不跳转，response结果为上面php脚本输出的1，cb回调函数里的参数值取1的反值,相当于0，对应00000100001110111000010101101111的左边第七位0
.
.
.
.
等等

.

.

.
步骤32： 在http://32-hsts-lab.radicalresearch.co.uk/hsts/get?cb=window['hsts']._['32'](!null)   这个域名HSTS开启，访问跳转，response没有数据，cb回调函数里的参数的值为null ,js取反相当于1, 对应00000100001110111000010101101111的右边第一位
所有response值都是取反的

最后  汇总response的 数据 等于二进制00000100001110111000010101101111

上面32个步骤在superCookie.js中也是通过循环在head中加载script，我们会发现设置Cookie和读取Cookie返回的二进制是一致的，都是00000100001110111000010101101111，00000100001110111000010101101111再转换成71009647，71009647再转换成页面显示的36进制：169ze7

使用32个站点的原因是相当于32位二进制，可以识别20亿个客户端。

缺点：

1、每次读取cookie都需要访问32次子域名,

存取cookie的时候也要加载32次script,开销大、读取cookie速度慢

2、作为一个安全漏洞，以后各大浏览器厂商估计会修复这个bug

优点：

跨站点、浏览器关闭或者清除cookie也删除不了该 HSTS super cookie

 

上面的解释有点啰嗦，简洁的说是 利用HSTS的漏洞，32个子域名为数据库（

每个子域名代表1或者0，组合起来就是一个unique值），进行数据的存入和读出。

 

superCookie.js

 (function(n, t, i, r, u) {
    n[i] = n[i] || new function() {
        function y(n) {
            var t = (e.index++).toString(36);
            return e[t] = function() {
                return delete e[t], n.apply(null, arguments);
            }, "window['" + i + "']._['" + t + "']";
        }
        function p(t, i) {
            var u, r;
            if (n.push({
                i:t,
                b:i
            }), n.length >= f) {
                for (u = 0, r = 0; r < f; ++r) n[r].b && (u |= 1 << n[r].i);
                return u & 2147483647;
            }
            return !1;
        }
        function h(n, t, i) {
            var r = p(t, i);
            r !== !1 && n(r);
        }
        function c(t) {
            return n.push(!0) >= f ? (t(), !0) :!1;
        }
        function w(t) {
            n = [];
            for (var i = 0; i < f; i++) a(i, h.bind(this, t, i), h.bind(this, t, i, !1));
        }

        function b(t, i) {
            var u, r;
            for (n = [], u = t | -2147483648, r = 0; r < f; r++) {
                d(u >> r & 1, r, c.bind(this, i), c.bind(this, i));
            }
        }
        function k(n) {
            var t = f - 1;
            a(t, l.bind(this, n, t), l.bind(this, n, t, !1));
        }
        function l(n, t, i) {
            n(!!i);
        }

        function a(n, t, i) {
            var r = "http://" + n.toString(16) + o + s + "/hsts/get";
            v(r, t, i);
        }
        function d(n, t, i, r) {
            var u = "https://" + t.toString(16) + o + s + "/hsts/set/" + n;
            v(u, i, r);
        }
        function v(n, i, f) {
            i && (n += (n.indexOf("?") === -1 ? "?" :"&") + "cb=" + y(i));
            var e = t.createElement(r), o = t.getElementsByTagName(r)[0], s = o.getAttribute(u);
            e.setAttribute(u, s);
            e.onerror = f;
            e.async = 1;
            e.src = n;
            o.parentNode.insertBefore(e, o);
        }
        var o = "-hsts-lab.", s = "radicalresearch.co.uk", f = 32, n = [], e = {
            index:0
        };
        return {
            _:e,
            test:k,
            read:w,
            write:b
        };
    }();
})(window, document, "hsts", "script", "nonce"),
 function(n, t, i) {
    function u(n) {
        for (var i = t.getElementById("hstsValue"); i.firstChild; ) i.removeChild(i.firstChild);
        i.appendChild(t.createTextNode(n));
    }
    function r(n) {
        for (var i = t.getElementById("hstsState"); i.firstChild; ) i.removeChild(i.firstChild);
        i.appendChild(t.createTextNode(n));
    }
    function f() {
        r("reading...");
        n[i].read(function(n) {
            r("Your tracking id was read.");
            u(n.toString(36));
        });
    }
    function e() {
        r("writing...");
        //var t = Math.floor(Math.random() * 2147483647);
        var t=71009647;
        n[i].write(t, function() {
            r("Your tracking id was set.");
            u(t.toString(36));
        });
    }
    n.location.protocol !== "http:" ? n.location.replace(n.location.href.replace(/^[^:]+:/, "http:")) :(r("checking..."),
    n[i].test(function(n) {
        n ? f() :e();
    }));
}(window, document, "hsts");

demo页面 sc.html:

 <!DOCTYPE html>
<html>
<head lang="en">
    <meta charset="UTF-8">

</head>
<body>
<p class="hstsDemo">
    <span id="hstsState"></span>
    <code id="hstsValue"></code>
 </p>
</body>
<script type="text/javascript" src="superCookie.js"></script>
</html>

大家可以将代码拷贝下来运行下。

 

 

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