【Java 代码审计入门-03】XSS 漏洞原理与实际案例介绍
0x00 写在前面
为什么会有这一些列的文章呢？因为我发现网上没有成系列的文章或者教程，基本上是 Java 代码审计中某个点来阐述的，对于新人来说可能不是那么友好，加上本人也在学习 Java 审计，想做个学习历程的记录和总结，因此有了本系列的文章。
本系列的文章面向人群主要是拥有 Java 基本语法基础的朋友，系列文章的内容主要包括，审计环境介绍、SQL 漏洞原理与实际案例介绍、XSS 漏洞原理与实际案例介绍、SSRF 漏洞原理与实际案例介绍、RCE 漏洞原理与实际案例介绍、包含漏洞原理与实际案例介绍、序列化漏洞原理与实际案例介绍、S2系列经典漏洞分析、WebLogic 系列经典漏洞分析、fastjson系列经典漏洞分析、jackson系列经典漏洞分析等，可能内容顺序会略有调整，但是总体内容不会改变，最后希望这系列的文章能够给你带来一点收获。
0x01 前戏
首先创建一个数据库sec_xss
create database sec_xss charset utf8;
然后创建表message和插入数据：
SET NAMES utf8mb4;
SET FOREIGN_KEY_CHECKS = 0;
-- ----------------------------
-- Table structure for message
-- ----------------------------
DROP TABLE IF EXISTS `message`;
CREATE TABLE `message` (
`id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`name` varchar(255) DEFAULT NULL,
`mail` varchar(255) DEFAULT NULL,
`message` varchar(255) DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=7 DEFAULT CHARSET=utf8;
-- ----------------------------
-- Records of message
-- ----------------------------
BEGIN;
INSERT INTO `message` VALUES (1, 'panda', 'panda@cnpanda.net', '这是一个测试储存型 XSS 的项目');
INSERT INTO `message` VALUES (2, 'test', 'test@test.com', '测试数据 2。测试功能是否正确');
INSERT INTO `message` VALUES (3, 'test_last', 'last@cnpanda.net', '最后一次测试，测试无误，则完成');
INSERT INTO `message` VALUES (4, '熊猫', 'admin@cnpanda.net', '你好！这里有一个新的短消息请注意查收！');
INSERT INTO `message` VALUES (5, 'lalala', 'lalala@qq.com', '啦啦啦啦啦啦啦啦绿绿\r\n啦啦啦啦啦啦啦啦绿绿');
INSERT INTO `message` VALUES (6, 'xss', 'xss@xss.xss', ' \' test');
COMMIT;
SET FOREIGN_KEY_CHECKS = 1;
下载 xss 测试源码：
https://github.com/cn-panda/JavaCodeAudit
导入项目，可以得到以下目录
修改连接数据库的账号密码：
MessageInfoDaoImpl.java 23 行:
MessageInfoDaoImpl.java 69 行:
项目是一个简单的留言板功能的实现，在 servlet 层接受到请求后，调MessageInfoServiceImpl，UserInfoServiceImpl在调用MessageInfoDaoImpl，MessageInfoDaoImpl去操作数据库，进行插入和查询操作，然后封装 MessageInfo为数组对象，再把MessageInfo 对象返回给MessageInfoService，最后 service 层再返回给 servlet 层，最终把查询的内容显示到show页面。
0x02 漏洞原理
XSS 是通过对网页插入可执行代码且成功地被浏览器 执行，达到攻击的目的，一般来说 XSS 的危害性没有 SQL 大，但是一次有效的 XSS 攻击可以做很多事情，比如获取 Cookies、获取用户的联系人列表、截屏、劫持等等。根据服务端的后端代码不同，XSS 的种类也不相同，一般可以分为反射型、存储型以及和反射型相近的 DOM 型。
1、反射型
拿上方下载的代码举例，在com.sec.servlet包下的 InfoServlet.java文件中，关键代码如下：
public void Message(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) {
// TODO Auto-generated method stub
String message = req.getParameter("msg");
try {
resp.getWriter().print(message);
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
获取 msg字段，然后直接打印出来。这里就可以很直白的理解反射型 XSS 了，把你输入的东西给”原封不动“的返回给你，这里的原封不动当然是加引号的，如果在输入的内容中，插入了浏览器可以执行的 js 代码，那么就会导致这种反射型的 XSS。
如下图所示，是上述代码的功能界面：
当我们输入正常字符的时候，返回我们刚才输入的字符：
但是如果我们输入的内容中含有可执行代码，如：<script>alert('xss')</script>
浏览器就会执行这段 js代码，所以我们只要控制输入的内容，就可以达到攻击效果。
2、储存型
同样拿上方下载的代码举例，在com.sec.servlet包下的 ShowServlet.java文件中，关键代码如下：
public void ShowMessage(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
// TODO Auto-generated method stub
MessageInfoService msginfo = new MessageInfoServiceImpl();
List<MessageInfo> msg = msginfo.MessageInfoShowService();
if( msg != null){
req.setAttribute("msg", msg);
req.getRequestDispatcher("/message.jsp").forward(req, resp);
return ;
}
}
其中，MessageInfoShowService主要是用于实例化MessageInfoDaoImpl()，然后调用MessageInfoShowDao()类，该类内容如下：
try {
....
String sql = "select * from message";
ps = conns.prepareStatement(sql);
rs = ps.executeQuery();
messageinfo = new ArrayList<MessageInfo>();
while(rs.next()){
MessageInfo msg = new MessageInfo();
msg.setName(rs.getString("name"));
msg.setMail(rs.getString("mail"));
msg.setMessage(rs.getString("message"));
messageinfo.add(msg);
}
....
return messageinfo;
}
}
主要执行的是从message表中查询所有数据，然后将 name、mail、message 的值加到 messageinfo List 中，最后返回给 servlet 层。
这段代码中有地址转发，在message.jsp中存在以下内容：
<%
List<MessageInfo> msginfo = (ArrayList<MessageInfo>)request.getAttribute("msg");
for(MessageInfo m:msginfo){
%>
<table>
<tr><td class="klytd"> 留言人：</td>
<td class ="hvttd"> <%=m.getName() %></td>
</tr>
<tr><td class="klytd"> e-mail：</td><td class ="hvttd"> <%=m.getMail() %></td>
</tr>
<tr><td class="klytd"> 内容：</td><td class ="hvttd"> <%=m.getMessage() %></td></tr>
</table> <% } %>
</div>
从 messageinfo List 中取出 name、mail、message 的值，并输出在该页面上。
这样一来整个流程就很清楚了，从 message 表中取数据--> 取出的数据输出到页面上
那么这里就存在一个问题，如果储存的数据有问题，存在可执行代码，那么输出到页面上的内容就会引起xss 漏洞。
继续看代码，找可以控制输入点的地方，在com.sec.servlet包下的 StoreServlet.java文件中，关键代码如下：
public void StoreXss(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
// TODO Auto-generated method stub
String name = req.getParameter("name");
String mail = req.getParameter("mail");
String message = req.getParameter("message");
if(!name.equals(null) && !mail.equals(null) && !message.equals(null)){
MessageInfoService msginfo = new MessageInfoServiceImpl();
msginfo.MessageInfoStoreService(name, mail, message);
resp.getWriter().print("<script>alert(\"添加成功\")</script>");
resp.getWriter().flush();
resp.getWriter().close();
}
}
获取 name、mail、message 参数，然后传入到MessageInfoStoreService()类中，该类的主要作用是调用MessageInfoStoreDao()类，该类的关键内容如下：
try {
boolean result = false;
....
String sql = "INSERT INTO message (name,mail,message) VALUES (?,?,?)";
ps = conn.prepareStatement(sql);
ps.setString(1, name);
ps.setString(2, mail);
ps.setString(3, message);
ps.execute();
result = true;
....
return result;
}
主要执行的是向数据库中插入数据的功能，数据插入之前虽然进行了预编译，但是没有进行特殊字符过滤处理，这样结合前文中提到的——直接输出从message 表中拿出的数据，导致了储存型 XSS 漏洞。
如下图，我们提交含有可执行代码的数据：
然后在输出页面查看：
成功执行 XSS，且点击确定后，返回原本页面，再次刷新
依旧会执行插入数据中的 XSS 可执行代码，这也是和反射型 XSS 最大的区别。
0x03 修复方案
对于 XSS 漏洞，导致其产生的根本原因是对于输入和输出功能的过滤不完善，因此可以采用过滤的方法来防御 XSS 漏洞，大致方向有以下几种：
-
保留语意，将输入的特殊字符转译存储到数据库，缺点是可能会对数据库或文件系统产生一些不必要的垃圾信息
-
过滤掉特殊字符，只保留正常数据，缺点是有些时候用户需要输入特殊字符，不能保证数据原始性
-
输入限制，含有特殊字符的数据不能够输入
以上都可以自行进行特殊处理，这里只提供些思路，怎么处理可以根据需求选择
这里提供几个具体的处理方式。
1、全局过滤器过滤
说全局过滤器前需要说明一下 web.xml这个配置文件的作用。 web.xml 是java web 项目的一个重要的配置文件，但是web.xml文件并不是Java web工程必须的，web.xml文件的主要作用用来配置：欢迎页、servlet、filter等。但是当web工程中没用到这些时，可以不用web.xml文件来配置web工程。
做全局过滤器需要要用到 filter，因此首先要做的是来配置web.xml文件，添加内容如下：
<filter>
<filter-name>XssSafe</filter-name>
<filter-class>XssFilter</filter-class>
</filter>
<filter-mapping>
<filter-name>XssSafe</filter-name>
<url-pattern>/*</url-pattern>
</filter-mapping>
这里要注意的是，我们的配置是/*而不是/，< url-pattern>/</url-pattern> 会匹配到/login这样的路径型url，不会匹配到模式为*.jsp这样的后缀型url，而< url-pattern>/*</url-pattern> 会匹配所有url：路径型的和后缀型的url(包括/login,*.jsp,*.js和*.html等)。
然后编写过滤器的内容就行了，这个网上有写好的，可以直接拿来用，如下：
//XssFilter实现：
public class XssFilter implements Filter {
@Override
public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {
}
@Override
public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response,
FilterChain chain) throws IOException, ServletException {
chain.doFilter(new XssHttpServletRequestWrapper((HttpServletRequest) request), response);
}
}
//XssHttpServletRequestWrapper实现
public class XssHttpServletRequestWrapper extends HttpServletRequestWrapper {
public XssHttpServletRequestWrapper(HttpServletRequest request) {
super(request);
}
@SuppressWarnings("rawtypes")
public Map<String,String[]> getParameterMap(){
Map<String,String[]> request_map = super.getParameterMap();
Iterator iterator = request_map.entrySet().iterator();
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;
}
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;
str = str.replaceAll("\r|\n", "");
return xssClean(str);
}
private String xssClean(String value) {
//ClassLoaderUtils.getResourceAsStream("classpath:antisamy-slashdot.xml", XssHttpServletRequestWrapper.class)
if (value != null) {
// NOTE: It's highly recommended to use the ESAPI library and
// uncomment the following line to
// avoid encoded attacks.
// value = encoder.canonicalize(value);
value = value.replaceAll("\0", "");
// Avoid anything between script tags
Pattern scriptPattern = Pattern.compile("<script>(.*?)</script>",
Pattern.CASE_INSENSITIVE);
value = scriptPattern.matcher(value).replaceAll("");
// Avoid anything in a src='...' type of expression
scriptPattern = Pattern.compile("src[\r\n]*=[\r\n]*\\\'(.*?)\\\'",
Pattern.CASE_INSENSITIVE | Pattern.MULTILINE
| Pattern.DOTALL);
value = scriptPattern.matcher(value).replaceAll("");
// Avoid anything in a href='...' type of expression
scriptPattern = Pattern.compile("href[\r\n]*=[\r\n]*\\\"(.*?)\\\"",
Pattern.CASE_INSENSITIVE | Pattern.MULTILINE
| Pattern.DOTALL);
value = scriptPattern.matcher(value).replaceAll("");
// Remove any lonesome </script> tag
scriptPattern = Pattern.compile("</script>",
Pattern.CASE_INSENSITIVE);
value = scriptPattern.matcher(value).replaceAll("");
// Remove any lonesome <script ...> tag
scriptPattern = Pattern.compile("<script(.*?)>",
Pattern.CASE_INSENSITIVE | Pattern.MULTILINE
| Pattern.DOTALL);
value = scriptPattern.matcher(value).replaceAll("");
// Avoid eval(...) expressions
scriptPattern = Pattern.compile("eval\\((.*?)\\)",
Pattern.CASE_INSENSITIVE | Pattern.MULTILINE
| Pattern.DOTALL);
value = scriptPattern.matcher(value).replaceAll("");
// Avoid expression(...) expressions
scriptPattern = Pattern.compile("expression\\((.*?)\\)",
Pattern.CASE_INSENSITIVE | Pattern.MULTILINE
| Pattern.DOTALL);
value = scriptPattern.matcher(value).replaceAll("");
// Avoid javascript:... expressions
scriptPattern = Pattern.compile("javascript:",
Pattern.CASE_INSENSITIVE);
value = scriptPattern.matcher(value).replaceAll("");
// Avoid vbscript:... expressions
scriptPattern = Pattern.compile("vbscript:",
Pattern.CASE_INSENSITIVE);
value = scriptPattern.matcher(value).replaceAll("");
// Avoid onload= expressions
scriptPattern = Pattern.compile("onload(.*?)=",
Pattern.CASE_INSENSITIVE | Pattern.MULTILINE
| Pattern.DOTALL);
value = scriptPattern.matcher(value).replaceAll("");
}
return value;
}
}
2、使用工具类xssProtect
这是谷歌提供的一个用于过滤来自用户输入字段的XSS攻击的Java库
https://code.google.com/archive/p/xssprotect/
项目中需要引入 xssProtect-0.1.jar、antlr-3.0.1.jar、antlr-runtime-3.0.1.jar 等3个 jar 包
简单用法如下：
protectedAgainstXSS（String html）{StringReader reader = new StringReader（html）; StringWriter writer = new StringWriter（）;
try {
// 从“ html”变量解析传入的字符串
HTMLParser.process( reader, writer, new XSSFilter(), true );
// 返回经过解析和处理的字符串
return writer.toString();
} catch (HandlingException e) {
}
}
具体的使用方式可以参考：https://www.iteye.com/blog/liuzidong-1744023
下载地址：
https://code.google.com/archive/p/xssprotect/downloads
https://github.com/kennylee26/xssprotect
3、commons.lang包
在这个包中有个StringUtils 类，该类主要提供对字符串的操作，对null是安全的，主要提供了字符串查找、替换、分割、去空白、去掉非法字符等等操作。存在三个函数可以供我们过滤使用。
- StringEscapeUtils.escapeHtml(string)
使用HTML实体，转义字符串中的字符。
如：
会把
"bread" & "butter"
变成：
"bread" & "butter"
- StringEscapeUtils.escapeJavaScript(string)
使用JavaScript字符串规则转义字符串中的字符。
如：
会把
input string: He didn't say, "Stop!"
变成：
output string: He didn\'t say, \"Stop!\"
更多的方法和效果可以参考：
0x04 实际案例（CVE-2018-19178）分析
1、案例介绍
CVE 地址：https://cve.mitre.org/cgi-bin/cvename.cgi?name=CVE-2018-19178
JEESNS是一款基于JAVA企业级平台研发的社交管理系统，在JEESNS 1.3中，com/lxinet/jeesns/core/utils/XssHttpServletRequestWrapper.java 允许通过html 中的<embed> 标签插入XSS攻击代码。
2、案例搭建
去官网下载 v1.3版本的 OFCMS，打开 idea，点击import project，选择import project from external model中的Maven，然后一路默认即可（具体过程在系列 文章 02 中有说明，可以查看）。
导入后软件会自动下载需要的 jar 包：
等待几分钟后即可下载完毕。然后在本地创建数据库：
create database jeesns charset utf8mb4;
选择数据库后导入SQL 文件：
source /Users/panda/Downloads/jeesns-master_v1.3/jeesns-web/database/jeesns.sql
然后在jeesns-web/src/main/resources/jeesns.propertis文件中修改数据库的账号密码
需要注意的是，由于每个人的数据库版本不同，因此需要修改对应的 msyql connet jar包，否则会出现类似于下面的错误:
Cause: org.springframework.jdbc.CannotGetJdbcConnectionException: Could not get JDBC Connection; nested exception is java.sql.SQLException: Connections could not be acquired from the underlying database!
需要在jeesns-web/pom.xml文件添加以下内容：
<dependency>
<groupId>mysql</groupId>
<artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
<version>8.0.15</version>
</dependency>
PS：注意这段代码添加的位置、自己机器上的数据库版本
如下图所示：
修改好保存后，配置 tomcat 服务，点击 run-->edit configurations，配置如下：
server 选项默认即可：
Deployment 选项中，导入 war 包，点击+号，选择Artifact...，然后选择第一个 war：
点击 OK 后可以修改路径：
点击应用后，即可运行本项目，如下图所示：
站点地址：http://localhost:8080/jeesns/
后台地址：http://localhost:8080/jeesns/manage/
管理员账号：admin
管理员密码：jeesns
3、案例漏洞分析
该漏洞存在的文件位置为：jeesns-core/src/main/java/com.lxinet.jeesns/core/utils/XssHttpServletRequestWrapper.java
关键内容如下：
/**
* XSS攻击处理
* Created by zchuanzhao on 2017/3/23.
*/
public String getParameter(String parameter) {
String value = super.getParameter(parameter);
if (value == null) {
return null;
}
return cleanXSS(value);
}
......
private String cleanXSS(String value) {
//first checkpoint
//(?i)忽略大小写
value = value.replaceAll("(?i)<style>", "<style>").replaceAll("(?i)</style>", "</style>");
value = value.replaceAll("(?i)<script>", "<script>").replaceAll("(?i)</script>", "</script>");
value = value.replaceAll("(?i)<script", "<script");
value = value.replaceAll("(?i)eval\\((.*)\\)", "");
value = value.replaceAll("[\\\"\\\'][\\s]*javascript:(.*)[\\\"\\\']", "\"\"");
//second checkpoint
// 需要过滤的脚本事件关键字
String[] eventKeywords = { "onmouseover", "onmouseout", "onmousedown",
"onmouseup", "onmousemove", "onclick", "ondblclick",
"onkeypress", "onkeydown", "onkeyup", "ondragstart",
"onerrorupdate", "onhelp", "onreadystatechange", "onrowenter",
"onrowexit", "onselectstart", "onload", "onunload",
"onbeforeunload", "onblur", "onerror", "onfocus", "onresize",
"onscroll", "oncontextmenu", "alert" };
// 滤除脚本事件代码
for (int i = 0; i < eventKeywords.length; i++) {
// 添加一个"_", 使事件代码无效
value = value.replaceAll(eventKeywords[i],"_" + eventKeywords[i]);
}
return value;
}
}
同时该过滤也写到了过滤器中：
public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain) throws IOException, ServletException {
chain.doFilter(new XssHttpServletRequestWrapper((HttpServletRequest) request), response);
}
在WeiboController.java文件中，有以下关键代码：
@RequestMapping(value="/comment/{weiboId}",method = RequestMethod.POST)
@ResponseBody
public ResultModel comment(@PathVariable("weiboId") Integer weiboId, String content, Integer weiboCommentId){
Member loginMember = MemberUtil.getLoginMember(request);
ValidUtill.checkLogin(loginMember);
return new ResultModel(weiboCommentService.save(loginMember,content,weiboId,weiboCommentId));
}
sava 函数关键内容如下：
public boolean save(HttpServletRequest request, Member loginMember, String content, String pictures) {
if("0".equals(request.getServletContext().getAttribute(ConfigUtil.WEIBO_POST.toUpperCase()))){
throw new OpeErrorException("微博已关闭");
}
ValidUtill.checkIsNull(content, Messages.CONTENT_NOT_EMPTY);
if(content.length() > Integer.parseInt((String) request.getServletContext().getAttribute(ConfigUtil.WEIBO_POST_MAXCONTENT.toUpperCase()))){
throw new ParamException("内容不能超过"+request.getServletContext().getAttribute(ConfigUtil.WEIBO_POST_MAXCONTENT.toUpperCase())+"字");
}
....
Weibo weibo = new Weibo();
weibo.setMemberId(loginMember.getId());
weibo.setContent(content);
weibo.setStatus(1);
....
return result == 1;
}
通过request获取到 content 的值后，调用 save 函数保存，而request 使用了XssHttpServletRequestWrapper过滤器，通过cleanXSS 去过滤传入进来的参数，综上，其实最关键的地方就在XssHttpServletRequestWrapper.java 文件，如果绕过了 cleanxss函数，那么就可以进行 XSS 攻击。
下面来仔细看看这个函数。
首先对传入的参数进行相关的字符处理，然后采用标签黑名单的方式过滤关键字，可以看到过滤了我们经常使用的alert、onerror等函数。这种方式不是绝对安全的方式，很容易绕过，比如：
<object data="data:text/html;base64,PHNjcmlwdD5hbGVydCgiSGVsbG8iKTs8L3NjcmlwdD4=">
还比如：
<svg/onLoad=confirm(1)>
<img src="x" ONERROR=confirm(0)>
4、修复方案
官网更新到了v1.4的版本，但是取消了开源。因此没法看官网怎么修复的，这里给出自己的修复意见。
1、对于黑名单过滤的方式，从长远的角度来看，是不可取的，因为标签太多，可能利用的标签也很多，一旦过滤不全，就导致功夫白费
2、使用上文中提到的修复方式，包括全局过滤器、xssProtect以及相关的 commons.lang包中的过滤函数等。
0x05 总结
本文主要讨论了 Java 中的 XSS 漏洞，包括其原理、简单的 Java 代码示例、修复方案以及 CVE 实例，希望对初入Java代码审计的朋友有所帮助。
0x06 参考
https://www.cnblogs.com/mumu122GIS/p/10161725.html
https://www.cnblogs.com/shawWey/p/8480452.html
https://www.iteye.com/blog/liuzidong-1744023
https://code.google.com/archive/p/xssprotect/wikis/HowTouse.wiki
https://www.cnblogs.com/soundcode/p/6595760.html
https://commons.apache.org/proper/commons-lang/
https://github.com/zchuanzhao/jeesns/tree/master\_v1.3
http://cve.mitre.org/cgi-bin/cvename.cgi?name=CVE-2018-19178
