使用CSP防止XSS攻击

转载自阮一峰博客：http://www.ruanyifeng.com/blog/2016/09/csp.html

跨域脚本攻击 XSS 是最常见、危害最大的网页安全漏洞。

为了防止它们，要采取很多编程措施，非常麻烦。很多人提出，能不能根本上解决问题，浏览器自动禁止外部注入恶意脚本？

这就是"网页安全政策"（Content Security Policy，缩写 CSP）的来历。本文详细介绍如何使用 CSP 防止 XSS 攻击。

一、简介

CSP 的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，等同于提供白名单。它的实现和执行全部由浏览器完成，开发者只需提供配置。

CSP 大大增强了网页的安全性。攻击者即使发现了漏洞，也没法注入脚本，除非还控制了一台列入了白名单的可信主机。

两种方法可以启用 CSP。一种是通过 HTTP 头信息的Content-Security-Policy的字段。

Content-Security-Policy: script-src 'self'; object-src 'none';
style-src cdn.example.org third-party.org; child-src https:

另一种是通过网页的<meta>标签。

<meta http-equiv="Content-Security-Policy" content="script-src 'self'; object-src 'none'; style-src cdn.example.org third-party.org; child-src https:">

上面代码中，CSP 做了如下配置。

• 脚本：只信任当前域名
• <object>标签：不信任任何URL，即不加载任何资源
• 样式表：只信任cdn.example.org和third-party.org
• 框架（frame）：必须使用HTTPS协议加载
• 其他资源：没有限制

启用后，不符合 CSP 的外部资源就会被阻止加载。

Chrome 的报错信息。

Firefox 的报错信息。

二、限制选项

CSP 提供了很多限制选项，涉及安全的各个方面。

2.1 资源加载限制

以下选项限制各类资源的加载。

• 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

2.2 default-src

default-src用来设置上面各个选项的默认值。

Content-Security-Policy: default-src 'self'

上面代码限制所有的外部资源，都只能从当前域名加载。

如果同时设置某个单项限制（比如font-src）和default-src，前者会覆盖后者，即字体文件会采用font-src的值，其他资源依然采用default-src的值。

2.3 URL 限制

有时，网页会跟其他 URL 发生联系，这时也可以加以限制。

• frame-ancestors：限制嵌入框架的网页
• base-uri：限制<base#href>
• form-action：限制<form#action>

2.4 其他限制

其他一些安全相关的功能，也放在了 CSP 里面。

• 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。

2.5 report-uri

有时，我们不仅希望防止 XSS，还希望记录此类行为。report-uri就用来告诉浏览器，应该把注入行为报告给哪个网址。

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

上面代码指定，将注入行为报告给/my_amazing_csp_report_parser这个 URL。

浏览器会使用POST方法，发送一个JSON对象，下面是一个例子。

{
  "csp-report": {
    "document-uri": "http://example.org/page.html",
    "referrer": "http://evil.example.com/",
    "blocked-uri": "http://evil.example.com/evil.js",
    "violated-directive": "script-src 'self' https://apis.google.com",
    "original-policy": "script-src 'self' https://apis.google.com; report-uri http://example.org/my_amazing_csp_report_parser"
  }
}

三、Content-Security-Policy-Report-Only

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;

四、选项值

每个限制选项可以设置以下几种值，这些值就构成了白名单。

• 主机名：example.org，https://example.com:443
• 路径名：example.org/resources/js/
• 通配符：*.example.org，*://*.example.com:*（表示任意协议、任意子域名、任意端口）
• 协议名：https:、data:
• 关键字'self'：当前域名，需要加引号
• 关键字'none'：禁止加载任何外部资源，需要加引号

多个值也可以并列，用空格分隔。

Content-Security-Policy: script-src 'self' https://apis.google.com

如果同一个限制选项使用多次，只有第一次会生效。

# 错误的写法
script-src https://host1.com; script-src https://host2.com

# 正确的写法
script-src https://host1.com https://host2.com

如果不设置某个限制选项，就是默认允许任何值。

五、script-src 的特殊值

除了常规值，script-src还可以设置一些特殊值。注意，下面这些值都必须放在单引号里面。

• 'unsafe-inline'：允许执行页面内嵌的<script>标签和事件监听函数
• unsafe-eval：允许将字符串当作代码执行，比如使用eval、setTimeout、setInterval和Function等函数。
• nonce值：每次HTTP回应给出一个授权token，页面内嵌脚本必须有这个token，才会执行
• hash值：列出允许执行的脚本代码的Hash值，页面内嵌脚本的哈希值只有吻合的情况下，才能执行。

nonce值的例子如下，服务器发送网页的时候，告诉浏览器一个随机生成的token。

Content-Security-Policy: script-src 'nonce-EDNnf03nceIOfn39fn3e9h3sdfa'

页面内嵌脚本，必须有这个token才能执行。

<script nonce=EDNnf03nceIOfn39fn3e9h3sdfa>
  // some code
</script>

hash值的例子如下，服务器给出一个允许执行的代码的hash值。

Content-Security-Policy: script-src 'sha256-qznLcsROx4GACP2dm0UCKCzCG-HiZ1guq6ZZDob_Tng='

下面的代码就会允许执行，因为hash值相符。

<script>alert('Hello, world.');</script>

注意，计算hash值的时候，<script>标签不算在内。

除了script-src选项，nonce值和hash值还可以用在style-src选项，控制页面内嵌的样式表。

六、注意点

（1）script-src和object-src是必设的，除非设置了default-src。

因为攻击者只要能注入脚本，其他限制都可以规避。而object-src必设是因为 Flash 里面可以执行外部脚本。

（2）script-src不能使用unsafe-inline关键字（除非伴随一个nonce值），也不能允许设置data:URL。

下面是两个恶意攻击的例子。

<img src="x" onerror="evil()">
<script src="data:text/javascript,evil()"></script>

（3）必须特别注意 JSONP 的回调函数。

<script
src="/path/jsonp?callback=alert(document.domain)//">
</script>

上面的代码中，虽然加载的脚本来自当前域名，但是通过改写回调函数，攻击者依然可以执行恶意代码。