XSS 防御方法总结

1. XSS攻击原理

XSS原称为CSS(Cross-Site Scripting)，因为和层叠样式表(Cascading Style Sheets)重名，所以改称为XSS(X一般有未知的含义，还有扩展的含义)。XSS攻击涉及到三方：攻击者，用户，web server。用户是通过浏览器来访问web server上的网页，XSS攻击就是攻击者通过各种办法，在用户访问的网页中插入自己的脚本，让其在用户访问网页时在其浏览器中进行执行。攻击者通过插入的脚本的执行，来获得用户的信息，比如cookie，发送到攻击者自己的网站(跨站了)。所以称为跨站脚本攻击。XSS可以分为反射型XSS和持久性XSS，还有DOM Based XSS。(一句话，XSS就是在用户的浏览器中执行攻击者自己定制的脚本。)

1.1 反射型XSS

反射性XSS，也就是非持久性XSS。用户点击攻击链接，服务器解析后响应，在返回的响应内容中出现攻击者的XSS代码，被浏览器执行。一来一去，XSS攻击脚本被web server反射回来给浏览器执行，所以称为反射型XSS。

特点：

1> XSS攻击代码非持久性，也就是没有保存在web server中，而是出现在URL地址中；

2> 非持久性，那么攻击方式就不同了。一般是攻击者通过邮件，聊天软件等等方式发送攻击URL，然后用户点击来达到攻击的；

1.2 持久型XSS

区别就是XSS恶意代码存储在web server中，这样，每一个访问特定网页的用户，都会被攻击。

特点：

1> XSS攻击代码存储于web server上；

2> 攻击者，一般是通过网站的留言、评论、博客、日志等等功能(所有能够向web server输入内容的地方)，将攻击代码存储到web server上的；

有时持久性XSS和反射型XSS是同时使用的，比如先通过对一个攻击url进行编码(来绕过xss filter)，然后提交该web server(存储在web server中), 然后用户在浏览页面时，如果点击该url，就会触发一个XSS攻击。当然用户点击该url时，也可能会触发一个CSRF(Cross site request forgery)攻击。

1.3 DOM based XSS

基于DOM的XSS，也就是web server不参与，仅仅涉及到浏览器的XSS。比如根据用户的输入来动态构造一个DOM节点，如果没有对用户的输入进行过滤，那么也就导致XSS攻击的产生。过滤可以考虑采用esapi4js。

参见：http://www.freebuf.com/articles/web/29177.html ， http://www.zhihu.com/question/26628342/answer/33504799

2. XSS 存在的原因

XSS 存在的根本原因是，对URL中的参数，对用户输入提交给web server的内容，没有进行充分的过滤。如果我们能够在web程序中，对用户提交的URL中的参数，和提交的所有内容，进行充分的过滤，将所有的不合法的参数和输入内容过滤掉，那么就不会导致“在用户的浏览器中执行攻击者自己定制的脚本”。

但是，其实充分而完全的过滤，实际上是无法实现的。因为攻击者有各种各样的神奇的，你完全想象不到的方式来绕过服务器端的过滤，最典型的就是对URL和参数进行各种的编码，比如escape, encodeURI, encodeURIComponent, 16进制，10进制，8进制，来绕过XSS过滤。那么我们如何来防御XSS呢？

3. XSS 攻击的防御

XSS防御的总体思路是：对输入(和URL参数)进行过滤，对输出进行编码。

也就是对提交的所有内容进行过滤，对url中的参数进行过滤，过滤掉会导致脚本执行的相关内容；然后对动态输出到页面的内容进行html编码，使脚本无法在浏览器中执行。虽然对输入过滤可以被绕过，但是也还是会拦截很大一部分的XSS攻击。

3.1 对输入和URL参数进行过滤(白名单和黑名单)

下面贴出一个常用的XSS filter的实现代码：

public class XssFilter implements Filter {

    public void init(FilterConfig config) throws ServletException {}

    public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain)
            throws IOException, ServletException {
        XssHttpServletRequestWrapper xssRequest = new XssHttpServletRequestWrapper((HttpServletRequest)request);
        chain.doFilter(xssRequest, response);
    }

    public void destroy() {}
}

public class XssHttpServletRequestWrapper extends HttpServletRequestWrapper {
    HttpServletRequest orgRequest = null;

    public XssHttpServletRequestWrapper(HttpServletRequest request) {
        super(request);
        orgRequest = request;
    }
    /**
     * 覆盖getParameter方法，将参数名和参数值都做xss过滤。<br/>
     * 如果需要获得原始的值，则通过super.getParameterValues(name)来获取<br/>
     * getParameterNames,getParameterValues和getParameterMap也可能需要覆盖
     */
    @Override
    public String getParameter(String name) {
        String value = super.getParameter(xssEncode(name));
        if (value != null) {
            value = xssEncode(value);
        }
        return value;
    }
    /**
     * 覆盖getHeader方法，将参数名和参数值都做xss过滤。<br/>
     * 如果需要获得原始的值，则通过super.getHeaders(name)来获取<br/>
     * getHeaderNames 也可能需要覆盖
     */
    @Override
    public String getHeader(String name) {
        String value = super.getHeader(xssEncode(name));
        if (value != null) {
            value = xssEncode(value);
        }
        return value;
    }
    /**
     * 将容易引起xss漏洞的半角字符直接替换成全角字符
     *
     * @param s
     * @return
     */
    private static String xssEncode(String s) {
        if (s == null || s.isEmpty()) {
            return s;
        }
        StringBuilder sb = new StringBuilder(s.length() + 16);
        for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
            char c = s.charAt(i);
            switch (c) {
            case '>':
                sb.append('＞');// 全角大于号
                break;
            case '<':
                sb.append('＜');// 全角小于号
                break;
            case '\'':
                sb.append('‘');// 全角单引号
                break;
            case '\"':
                sb.append('“');// 全角双引号
                break;
            case '&':
                sb.append('＆');// 全角
                break;
            case '\\':
                sb.append('＼');// 全角斜线
                break;
            case '#':
                sb.append('＃');// 全角井号
                break;
            case '%':    // < 字符的 URL 编码形式表示的 ASCII 字符（十六进制格式） 是: %3c
                processUrlEncoder(sb, s, i);
                break;
            default:
                sb.append(c);
                break;
            }
        }
        return sb.toString();
    }
    public static void processUrlEncoder(StringBuilder sb, String s, int index){
        if(s.length() >= index + 2){
            if(s.charAt(index+1) == '3' && (s.charAt(index+2) == 'c' || s.charAt(index+2) == 'C')){    // %3c, %3C
                sb.append('＜');
                return;
            }
            if(s.charAt(index+1) == '6' && s.charAt(index+2) == '0'){    // %3c (0x3c=60)
                sb.append('＜');
                return;
            }
            if(s.charAt(index+1) == '3' && (s.charAt(index+2) == 'e' || s.charAt(index+2) == 'E')){    // %3e, %3E
                sb.append('＞');
                return;
            }
            if(s.charAt(index+1) == '6' && s.charAt(index+2) == '2'){    // %3e (0x3e=62)
                sb.append('＞');
                return;
            }
        }
        sb.append(s.charAt(index));
    }
    /**
     * 获取最原始的request
     *
     * @return
     */
    public HttpServletRequest getOrgRequest() {
        return orgRequest;
    }
    /**
     * 获取最原始的request的静态方法
     *
     * @return
     */
    public static HttpServletRequest getOrgRequest(HttpServletRequest req) {
        if (req instanceof XssHttpServletRequestWrapper) {
            return ((XssHttpServletRequestWrapper) req).getOrgRequest();
        }
        return req;
    }
}

然后在web.xml中配置该filter:

    <filter>
        <filter-name>xssFilter</filter-name>
        <filter-class>com.xxxxxx.filter.XssFilter</filter-class>
    </filter>
    <filter-mapping>
        <filter-name>xssFilter</filter-name>
        <url-pattern>/*</url-pattern>
    </filter-mapping>

主要的思路就是将容易导致XSS攻击的边角字符替换成全角字符。< 和 > 是脚本执行和各种html标签需要的，比如 <script>，& 和 # 以及 % 在对URL编码试图绕过XSS filter时，会出现。我们说对输入的过滤分为白名单和黑名单。上面的XSS filter就是一种黑名单的过滤，黑名单就是列出不能出现的对象的清单，一旦出现就进行处理。还有一种白名单的过滤，白名单就是列出可被接受的内容，比如规定所有的输入只能是“大小写的26个英文字母和10个数字，还有-和_”，所有其他的输入都是非法的，会被抛弃掉。很显然如此严格的白名单是可以100%拦截所有的XSS攻击的。但是现实情况一般是不能进行如此严格的白名单过滤的。

对于输入，处理使用XSS filter之外，对于每一个输入，在客户端和服务器端还要进行各种验证，验证是否合法字符，长度是否合法，格式是否正确。在客户端和服务端都要进行验证，因为客户端的验证很容易被绕过。其实这种验证也分为了黑名单和白名单。黑名单的验证就是不能出现某些字符，白名单的验证就是只能出现某些字符。尽量使用白名单。

3.2 对输出进行编码

在输出数据之前对潜在的威胁的字符进行编码、转义是防御XSS攻击十分有效的措施。如果使用好的话，理论上是可以防御住所有的XSS攻击的。

对所有要动态输出到页面的内容，通通进行相关的编码和转义。当然转义是按照其输出的上下文环境来决定如何转义的。

1> 作为body文本输出，作为html标签的属性输出：

比如：<span>${username}</span>, <p><c:out value="${username}"></c:out></p>

<input type="text" value="${username}" />

此时的转义规则如下：

< 转成 &lt;

> 转成 &gt;

& 转成 &amp;

" 转成 &quot;

' 转成 &#39

2> javascript事件

<input type="button" onclick='go_to_url("${myUrl}");' />

除了上面的那些转义之外，还要附加上下面的转义：

\ 转成 \\

/ 转成 \/

; 转成 ；(全角;)

3> URL属性

如果 <script>, <style>, <imt> 等标签的 src 和 href 属性值为动态内容，那么要确保这些url没有执行恶意连接。

确保：href 和 src 的值必须以 http://开头，白名单方式；不能有10进制和16进制编码字符。

4. HttpOnly 与 XSS防御

XSS 一般利用js脚步读取用户浏览器中的Cookie，而如果在服务器端对 Cookie 设置了HttpOnly 属性，那么js脚本就不能读取到cookie，但是浏览器还是能够正常使用cookie。(下面的内容转自：http://www.oschina.net/question/12_72706)

一般的Cookie都是从document对象中获得的，现在浏览器在设置 Cookie的时候一般都接受一个叫做HttpOnly的参数，跟domain等其他参数一样，一旦这个HttpOnly被设置，你在浏览器的 document对象中就看不到Cookie了，而浏览器在浏览的时候不受任何影响，因为Cookie会被放在浏览器头中发送出去(包括ajax的时 候)，应用程序也一般不会在js里操作这些敏感Cookie的，对于一些敏感的Cookie我们采用HttpOnly，对于一些需要在应用程序中用js操作的cookie我们就不予设置，这样就保障了Cookie信息的安全也保证了应用。

如果你正在使用的是兼容 Java EE 6.0 的容器，如 Tomcat 7，那么 Cookie 类已经有了 setHttpOnly 的方法来使用 HttpOnly 的 Cookie 属性了。

1	cookie.setHttpOnly(true);

设置完后生成的 Cookie 就会在最后多了一个 ;HttpOnly

另外使用 Session 的话 jsessionid 这个 Cookie 可通过在 Context 中使用 useHttpOnly 配置来启用 HttpOnly，例如：

1 2	<Context path="" docBase="D:/WORKDIR/oschina/webapp"     reloadable="false" useHttpOnly="true"/>

也可以在 web.xml 配置如下：

1 2 3 4 5

<session-config>  <cookie-config>   <http-only>true</http-only>  </cookie-config> <session-config>

对于 不支持 HttpOnly 的低版本java ee，可以手动设置(比如在一个过滤器中)：

String sessionid = request.getSession().getId();
response.setHeader("SET-COOKIE", "JSESSIONID=" + sessionid + "; HttpOnly"); 

对于 .NET 2.0 应用可以在 web.config 的 system.web/httpCookies 元素使用如下配置来启用 HttpOnly?

1	<httpCookies httpOnlyCookies="true" …>

而程序的处理方式如下：

C#:

1 2 3

HttpCookie myCookie = new HttpCookie("myCookie"); myCookie.HttpOnly = true; Response.AppendCookie(myCookie);

VB.NET:

1 2 3

Dim myCookie As HttpCookie = new HttpCookie("myCookie") myCookie.HttpOnly = True Response.AppendCookie(myCookie)

.NET 1.1 只能手工处理：

1	Response.Cookies[cookie].Path += ";HttpOnly";

PHP 从 5.2.0 版本开始就支持 HttpOnly

1	session.cookie_httponly = True

PS: 实际测试在 Tomcat 8.0.21 中在 web.xml 和 context中设置 HttpOnly 属性不起作用。只有cookie.setHttpOnly(true); 和

 response.setHeader("SET-COOKIE", "JSESSIONID=" + sessionid+ "; HttpOnly"); 起作用。

参考链接：https://www.owasp.org/index.php/HttpOnly#Using_Java_to_Set_HttpOnly

5. 总结下

XSS攻击访问方法：对输入(和URL参数)进行过滤，对输出进行编码；白名单和黑名单结合；

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6. 使用 OWASP AntiSamy Project 和 OWASP ESAPI for Java 来防御 XSS(还有客户端的esapi4js: esapi.js)

上面说到了防御XSS的一些原理和思想，对输入进行过滤，对输出进行编码。那么OWASP组织中项目 AntiSamy 和 ESAPI 就恰恰能够帮助我们。其中 AntiSamy 提供了 XSS Filter 的实现，而 ESAPI 则提供了对输出进行编码的实现。(samy是一个人名，他第一次在MySpace上实现第一个XSS工具蠕虫，所以AntiSamy项目就是反XSS攻击的意思; ESAPI就是enterprise security api的意思；owasp: Open Web Application Securtiy Project)

使用maven可以引入依赖包：

    <dependency>
        <groupId>org.owasp.antisamy</groupId>
        <artifactId>antisamy</artifactId>
        <version>1.5.3</version>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.owasp.esapi</groupId>
        <artifactId>esapi</artifactId>
        <version>2.1.0</version>
    </dependency>

使用AntiSamy构造XSS Filter的方法如下：

public class XssFilter implements Filter {

    public XssFilter() {}

    public void destroy() {}

    public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain) throws IOException, ServletException {
        HttpServletRequest req = (HttpServletRequest)request;
        HttpServletResponse resp = (HttpServletResponse)response;
        resp.setHeader("SET-COOKIE", "JSESSIONID=" + req.getSession().getId()+ "; HttpOnly");

        chain.doFilter(new XssRequestWrapper(req), resp);
    }

    public void init(FilterConfig fConfig) throws ServletException {}
}

XssFilter

public class XssRequestWrapper extends HttpServletRequestWrapper {

    private static Policy policy = null;

    static {
        String path = XssRequestWrapper.class.getClassLoader().getResource("antisamy-anythinggoes.xml").getFile();
        System.out.println("policy_filepath:" + path);
        if (path.startsWith("file")) {
            path = path.substring(6);
        }
        try {
            policy = Policy.getInstance(path);
        } catch (PolicyException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public XssRequestWrapper(HttpServletRequest request) {
        super(request);
    }

    public String getParameter(String paramString) {
        String str = super.getParameter(paramString);
        if (str == null)
            return null;
        return xssClean(str);
    }

    public String getHeader(String paramString) {
        String str = super.getHeader(paramString);
        if (str == null)
            return null;
        return xssClean(str);
    }

    @SuppressWarnings("rawtypes")
    public Map<String, String[]> getParameterMap() {
        Map<String, String[]> request_map = super.getParameterMap();
        Iterator iterator = request_map.entrySet().iterator();
        System.out.println("request_map" + request_map.size());
        while (iterator.hasNext()) {
            Map.Entry me = (Map.Entry) iterator.next();
            String[] values = (String[]) me.getValue();
            for (int i = 0; i < values.length; i++) {
                values[i] = xssClean(values[i]);
            }
        }
        return request_map;
    }

    public String[] getParameterValues(String paramString) {
        String[] arrayOfString1 = super.getParameterValues(paramString);
        if (arrayOfString1 == null)
            return null;
        int i = arrayOfString1.length;
        String[] arrayOfString2 = new String[i];
        for (int j = 0; j < i; j++)
            arrayOfString2[j] = xssClean(arrayOfString1[j]);
        return arrayOfString2;
    }

    private String xssClean(String value) {
        AntiSamy antiSamy = new AntiSamy();
        try {
            final CleanResults cr = antiSamy.scan(value, policy);
            // 安全的HTML输出
            return cr.getCleanHTML();
        } catch (ScanException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (PolicyException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return value;
    }
}

XssRequestWrapper

然后在web.xml中配置：

  <filter>
      <filter-name>XssFilter</filter-name>
      <filter-class>org.xss.filter.XssFilter</filter-class>
  </filter>
  <filter-mapping>
      <filter-name>XssFilter</filter-name>
      <url-pattern>/*</url-pattern>
  </filter-mapping>

web.xml

上面我们不仅对输入进行扫描过滤，而且设置了response中sessionId的httponly属性，我们看下httponly的实际效果：

我们看到baidu使用了httponly=true，我们的localhost的httponly=true也其作用了。

ESAPI 编码输出，使用方法入下：

        ESAPI.encoder().encodeForHTML(String input);
        ESAPI.encoder().encodeForHTMLAttribute(String input);
        ESAPI.encoder().encodeForJavaScript(String input);
        ESAPI.encoder().encodeForCSS(String input);
        ESAPI.encoder().encodeForURL(String input);

        MySQLCodec codec = new MySQLCodec(Mode.STANDARD);
        ESAPI.encoder().encodeForSQL(codec, String input);

对应上面 3.2 中说到的编码输出。encodeForSQL 用于 防御 MySQL 的 sql 注入。

(压缩版的esapi-compressed.js，大小为51K。)

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低危漏洞- X-Frame-Options Header未配置

X-Frame-Options 响应头 
X-Frame-Options HTTP 响应头是用来给浏览器指示允许一个页面可否在 <frame>, </iframe> 或者 <object> 中展现的标记。网站可以使用此功能，来确保自己网站的内容没有被嵌到别人的网站中去，也从而避免了点击劫持 (clickjacking) 的攻击。

使用 X-Frame-Options 
X-Frame-Options 有三个值:

DENY 
表示该页面不允许在 frame 中展示，即便是在相同域名的页面中嵌套也不允许。 
SAMEORIGIN 
表示该页面可以在相同域名页面的 frame 中展示。 
ALLOW-FROM uri 
表示该页面可以在指定来源的 frame 中展示。 
换一句话说，如果设置为 DENY，不光在别人的网站 frame 嵌入时会无法加载，在同域名页面中同样会无法加载。另一方面，如果设置为 SAMEORIGIN，那么页面就可以在同域名页面的 frame 中嵌套。

配置 Apache

配置 Apache 在所有页面上发送 X-Frame-Options 响应头，需要把下面这行添加到 ‘site’ 的配置中:

Header always append X-Frame-Options SAMEORIGIN

配置 nginx

配置 nginx 发送 X-Frame-Options 响应头，把下面这行添加到 ‘http’, ‘server’ 或者 ‘location’ 的配置中:

add_header X-Frame-Options SAMEORIGIN;

配置 IIS

配置 IIS 发送 X-Frame-Options 响应头，添加下面的配置到 Web.config 文件中:

<system.webServer>
  ...

  <httpProtocol>
    <customHeaders>
      <add name="X-Frame-Options" value="SAMEORIGIN" />
    </customHeaders>
  </httpProtocol>

  ...
</system.webServer>

结果

在 Firefox 尝试加载 frame 的内容时，如果 X-Frame-Options 响应头设置为禁止访问了，那么 Firefox 会用 about:blank 展现到 frame 中。也许从某种方面来讲的话，展示为错误消息会更好一点。

Tomcat处理：

定义一个过滤器filter，在HTTP请求头中加入x-frame-options: SAMEORIGIN即可。

最后补充代码：

/**
 * 安全过滤器
 * @author digdeep@126.com
 */
public class SecureFilter implements Filter {

    @Override
    public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain) throws IOException, ServletException {

    	HttpServletRequest req = (HttpServletRequest)request;
    	HttpServletResponse resp = (HttpServletResponse)response;

    	String sessionid = req.getSession().getId();
    	resp.setHeader("SET-COOKIE", "JSESSIONID=" + sessionid + "; HttpOnly");
    	resp.setHeader("x-frame-options","SAMEORIGIN");	//X-Frame-Options

    	chain.doFilter(request, response);
    }

	@Override
	public void init(FilterConfig arg0) throws ServletException {

	}

	@Override
    public void destroy() {

    }
}

进行配置：

  <filter>
    <filter-name>SecureFilter</filter-name>
    <filter-class>com.diantu.hemr.filter.SecureFilter</filter-class>
  </filter>
  <filter-mapping>
    <filter-name>SecureFilter</filter-name>
    <url-pattern>/*</url-pattern>
  </filter-mapping>

进行验证生效：