瀏覽器安全策略說(shuō)之內(nèi)容安全策略CSP

作者：佚名 2014-04-21 10:24:06

本文將從CSP的概念、發(fā)展時(shí)間軸、語(yǔ)法使用、如何正確部署CSP、CSP的自有特性、如何利用CSP產(chǎn)生攻擊報(bào)告、CSP當(dāng)前使用率、Bypass CSP等眾多方面，來(lái)給大家全面介紹CSP這個(gè)偉大而又被忽視的安全策略。

前言

2013年11月Veracode給出的報(bào)告指出，全球前1000000網(wǎng)站中僅有269個(gè)網(wǎng)站使用了W3C規(guī)范的CSP策略頭Content-Security-Policy。而在2014年2月ZoomEye給出的測(cè)試報(bào)告中，國(guó)內(nèi)排名前7000的域名沒有使用CSP，國(guó)內(nèi)1千萬(wàn)的域名（含子域名）中僅發(fā)現(xiàn)7個(gè)使用了CSP策略，其中還有3個(gè)網(wǎng)站CSP語(yǔ)法使用錯(cuò)誤。

如果說(shuō)CSP是一個(gè)偉大的安全策略，為何全球范圍內(nèi)網(wǎng)站使用率如此之低？是CSP自身的設(shè)計(jì)存在問題，還是網(wǎng)站管理員們沒有去充分了解和利用它。CSP到底是一個(gè)什么樣的安全策略，是像人們普遍說(shuō)的它是XSS攻擊的終結(jié)者嗎？

帶著以上的疑問，本文將從CSP的概念、發(fā)展時(shí)間軸、語(yǔ)法使用、如何正確部署CSP、CSP的自有特性、如何利用CSP產(chǎn)生攻擊報(bào)告、CSP當(dāng)前使用率、Bypass CSP等眾多方面，來(lái)給大家全面介紹CSP這個(gè)偉大而又被忽視的安全策略。

一 CSP概念

內(nèi)容安全策略（Content Security Policy，簡(jiǎn)稱CSP）是一種以可信白名單作機(jī)制，來(lái)限制網(wǎng)站中是否可以包含某來(lái)源內(nèi)容。默認(rèn)配置下不允許執(zhí)行內(nèi)聯(lián)代碼

（<script>塊內(nèi)容，內(nèi)聯(lián)事件，內(nèi)聯(lián)樣式）

以及禁止執(zhí)行

eval() , newFunction() , setTimeout([string], ...) 和setInterval([string], ...) 。

二 CSP發(fā)展時(shí)間軸

毋容置疑CSP是一個(gè)偉大的策略，但CSP從最初設(shè)計(jì)到被W3C認(rèn)可制定成通用標(biāo)準(zhǔn)，卻經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)而曲折的過(guò)程。

1.CSP模型首次被提出

這要從2007年說(shuō)起，當(dāng)時(shí)XSS攻擊已經(jīng)在OWASP TOP10攻擊中排名第一位，CSP的最初的設(shè)想就在這一年被Mozilla項(xiàng)目組的Gervase Markham和WEB安全界大牛Robert Hansen ‘rsnake’兩人共同提出的。

2.瀏覽器首次使用CSP

2011年3月Firefox 4.0發(fā)布，首次把CSP當(dāng)作一種正式的安全策略規(guī)范使用到瀏覽器中。當(dāng)時(shí)火狐使用的是自己定義的X-Content-Security-Policy頭。單從CSP推廣上來(lái)看，F(xiàn)irefox4.0的發(fā)布是劃時(shí)代的，雖然此時(shí)的CSP只是Firefox自己定義的一個(gè)內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)。但在此之后，CSP的概念被全球迅速推廣。

3.Chrome使用CSP

隨后在2011年9月，谷歌在Chrome瀏覽器14.0版本發(fā)布時(shí)加入CSP，而Chrome瀏覽器使用的也是自己的CSP標(biāo)準(zhǔn)，它使用X-Webkit-CSP頭進(jìn)行對(duì)CSP的解析，這個(gè)頭從字面上更能看出來(lái)Chrome瀏覽器使用的是Webkit內(nèi)核。此時(shí)世界主流的2大瀏覽器Chrome、Firefox都已經(jīng)支持了CSP。

4.W3C起草CSP標(biāo)準(zhǔn)

作為標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布的W3C組織順其自然在2011年11月在官網(wǎng)上發(fā)布了CSP1.0草案。W3C的CSP1.0草案的語(yǔ)法和Firefox和Chrome中截然不同，隨著時(shí)間的推移1年后，W3C的CSP1.0草案已經(jīng)到了推選階段，基本可以正式發(fā)布。

5.全面支持W3C標(biāo)準(zhǔn)的CSP

在2012年2月Chrome25版本發(fā)布時(shí)，宣布支持W3C標(biāo)準(zhǔn)的CSP1.0。2013年6月Firefox宣布在23版本中全面支持W3C的CSP1.0標(biāo)準(zhǔn)。同樣是在2013年6月，W3C發(fā)布CSP1.1標(biāo)準(zhǔn)，里面又加入了不少語(yǔ)法，現(xiàn)在大多瀏覽器還都不支持。IE10中開始支持CSP中的’sandbox’語(yǔ)法，其他語(yǔ)法暫不支持。

目前CSP各個(gè)瀏覽器支持情況可以去http://caniuse.com/#feat=contentsecuritypolicy查看

#p#

三 CSP語(yǔ)法

CSP1.0指令

CSP1.1新增指令

CSP語(yǔ)法

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四 CSP默認(rèn)特性

A.阻止內(nèi)聯(lián)代碼執(zhí)行

CSP除了使用白名單機(jī)制外，默認(rèn)配置下阻止內(nèi)聯(lián)代碼執(zhí)行是防止內(nèi)容注入的最大安全保障。

這里的內(nèi)聯(lián)代碼包括：<script>塊內(nèi)容，內(nèi)聯(lián)事件，內(nèi)聯(lián)樣式

1. 1 script代碼，

<script>……<scritp>

對(duì)于script塊內(nèi)容是完全不能執(zhí)行的。例如：

<script>getyourcookie()</script>

2. 2內(nèi)聯(lián)事件。

<a href="" onclick="handleClick();"></a>

<a href="javascript:handleClick();"></a>

3. 3 內(nèi)聯(lián)樣式

<div class="tab" style="display:none"></div>

雖然CSP中已經(jīng)對(duì)script-src和style-src提供了使用”unsafe-inline”指令來(lái)開啟執(zhí)行內(nèi)聯(lián)代碼，但為了安全起見還是慎用”unsafe-inline”。

B.EVAL相關(guān)功能被禁用

用戶輸入字符串，然后經(jīng)過(guò)eval()等函數(shù)轉(zhuǎn)義進(jìn)而被當(dāng)作腳本去執(zhí)行。這樣的攻擊方式比較常見。于是乎CSP默認(rèn)配置下，eval() , newFunction() , setTimeout([string], ...) 和setInterval([string], ...) 都被禁止運(yùn)行。

比如：

alert(eval("foo.bar.baz"));
 window.setTimeout("alert('hi')", 10); 
window.setInterval("alert('hi')", 10); 
new Function("return foo.bar.baz");

如果想執(zhí)行可以把字符串轉(zhuǎn)換為內(nèi)聯(lián)函數(shù)去執(zhí)行。

alert(foo && foo.bar && foo.bar.baz);
window.setTimeout(function() { alert('hi'); }, 10);
window.setInterval(function() { alert('hi'); }, 10); 
function() { return foo && foo.bar && foo.bar.baz };

同樣CSP也提供了”unsafe-eval”去開啟執(zhí)行eval()等函數(shù)，但強(qiáng)烈不建議去使用”unsafe-eval”這個(gè)指令。#p#

五 CSP例子

例子1

網(wǎng)站管理員想要所有的內(nèi)容均來(lái)自網(wǎng)站自己的域，不包括子域

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

例子2

網(wǎng)站管理員想要所有的內(nèi)容來(lái)自網(wǎng)站自己的域，還有其他子域的內(nèi)容

Content-Security-Policy: default-src 'self' *.mydomain.com

例子3

網(wǎng)站管理員想要網(wǎng)站接受信任任意域的圖像，指定域的音頻視頻和指定域的腳本。

Content-Security-Policy: default-src 'self'; img-src *; 
media-src media1.com media2.com; 
script-src userscripts.example.com

在這條策略中，默認(rèn)情況下，網(wǎng)站只允許加載自己域的內(nèi)容。

但也有例外：

img-src * 使用*通配符可以加載任意域的圖片。

media-src media1.com media2.com 視頻音頻只允許加載這兩個(gè)域的

script-src userscripts.example.com 腳本只能加載

userscripts.example.com域的

例子4

網(wǎng)站管理員確保在線銀行所有內(nèi)容都通過(guò)SSL加載，確保信息不會(huì)被截獲。

Content-Security-Policy: default-src https://onlinebanking.jumbobank.com

例子5

看github.com的真實(shí)CSP例子。Github允許加載任何域的內(nèi)容，但只能加載指定域的腳本，只能加載指定域的樣式并可以執(zhí)行內(nèi)聯(lián)樣式，只能通過(guò)SSL加載指定域的flash插件。

Content-Security-Policy:default-src *; 
script-src 'self' 
https://github.global.ssl.fastly.net  https://ssl.google-analytics.com 
https://collector-cdn.github.com  https://embed.github.com 
https://raw.github.com; 
style-src 'self' 'unsafe-inline' 
https://github.global.ssl.fastly.net; 
object-src https://github.global.ssl.fastly.net

在線CSP編寫，可以協(xié)助和幫助網(wǎng)站管理員編寫出適合自己站點(diǎn)的CSP。http://cspisawesome.com/

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六 CSP的錯(cuò)誤使用

CSP的語(yǔ)法和指令并不復(fù)雜，但如果沒有充分了解網(wǎng)站業(yè)務(wù)和安全需求，錯(cuò)誤的使用CSP則會(huì)適得其反。

（1）筆者在2013年底訪問http://www.grosshandel-hahn.de/，發(fā)現(xiàn)CSP策略明顯使用錯(cuò)誤。

可以看到使用X-Content-Security-Policy-Report-Only。此頭的意思是讓瀏覽器只匯報(bào)日志，不阻止任何內(nèi)容。但這條策略里卻沒有給出接收信息日志的地址。

（2）Content-Security-Policy: default-src https:; frame-src test.com;。這個(gè)策略方案是有問題的，此頭限制https以外的所有資源，但又允許iframe通過(guò)http進(jìn)行加載。現(xiàn)實(shí)中，這樣的場(chǎng)景應(yīng)該很難出現(xiàn)。

七 CSP分析報(bào)告

對(duì)于網(wǎng)站管理員來(lái)說(shuō)CSP的一個(gè)強(qiáng)大功能是它可以產(chǎn)生試圖攻擊你網(wǎng)站的分析報(bào)告。你可以用report-uri指令使瀏覽器發(fā)送HTTP POST請(qǐng)求把攻擊報(bào)告以JSON格式傳送到你指定的地址。接下來(lái)給大家介紹你的站點(diǎn)如何配置來(lái)接收攻擊報(bào)告。

1. 啟用報(bào)告

默認(rèn)情況下，違規(guī)報(bào)告不會(huì)發(fā)送。為了能使用違規(guī)報(bào)告，你必須使用report-uri指令，并至少提供一個(gè)接收地址。

Content-Security-Policy: default-src self; report-uri

http://reportcollector.example.com/collector.cgi

如果想讓瀏覽器只匯報(bào)報(bào)告，不阻止任何內(nèi)容，可以改用Content-Security-Policy-Report-Only頭。

2.違規(guī)報(bào)告語(yǔ)法

該報(bào)告JSON對(duì)象包含以下數(shù)據(jù)：

blocked-uri：被阻止的違規(guī)資源

document-uri：攔截違規(guī)行為發(fā)生的頁(yè)面

original-policy：Content-Security-Policy頭策略的所有內(nèi)容

referrer：頁(yè)面的referrer

status-code：HTTP響應(yīng)狀態(tài)

violated-directive：違規(guī)的指令

3.違規(guī)報(bào)告例子

http://example.com/signup.html 中CSP 規(guī)定只能加載cdn.example.com的CSS樣式。

Content-Security-Policy: default-src 'none'; style-src

cdn.example.com; report-uri /test/csp-report.php

signup.html中的代碼類似與這樣：

<!DOCTYPE html> 
<html> 
  <head> 
    <title>Sign Up</title> 
    <link rel="stylesheet" href="css/style.css"> 
  </head> 
  <body> 
    ... Content ...  
  </body> 
</html>

你能從上面的代碼找出錯(cuò)誤嗎？策略是只允許加載cdn.example.com中的CSS樣式。但signup.html試圖加載自己域的style.css樣式。這樣違反了策略，瀏覽器會(huì)向

http://example.com/test/csp-report.php 發(fā)送POST請(qǐng)求提交報(bào)告，發(fā)送格式為JSON格式。

{  
  "csp-report": {  
    "document-uri": "http://example.com/signup.html",  
    "referrer": "",  
    "blocked-uri": "http://example.com/css/style.css",  
    "violated-directive": "style-src cdn.example.com",  
    "original-policy": "default-src 'none'; style-src cdn.example.com; report-uri /_/csp-reports",  
  }  
}

你從上面可以看到blocked-uri給出了詳細(xì)的阻斷地址http://example.com/css/style.css，但也并不是每次都是這樣。比如試圖從http://anothercdn.example.com/stylesheet.css 加載CSS樣式時(shí)，瀏覽器將不會(huì)傳送完整的路徑，只會(huì)給出http://anothercdn.example.com/這個(gè)地址。這樣做是為了防止泄漏跨域的敏感信息。

服務(wù)端csp-report.php代碼可以這樣寫：

<?php 
$file = fopen('csp-report.txt', 'a');  
$json = file_get_contents('php://input');  
$csp = json_decode($json, true);  
foreach ($csp['csp-report'] as $key => $val) {  
fwrite($file, $key . ': ' . $val . "  
");  
}  
fwrite($file, 'End of report.' . "  
");  
fclose($file);  
?>

#p#

八 CSP的使用率統(tǒng)計(jì)

CSP的全球范圍使用率非常低，而且增加的也非常緩慢。根據(jù)Veracode在2013年11月給出的報(bào)告指出，全球前1000000網(wǎng)站中僅有269個(gè)網(wǎng)站使用了W3C規(guī)范的CSP策略頭Content-Security-Policy。584個(gè)網(wǎng)站在使用X-Content-Security-Policy策略頭和487個(gè)網(wǎng)站在使用X-Webkit-CSP策略頭，這兩個(gè)協(xié)議頭已經(jīng)被廢棄，但還沒有被禁用。

而使用Content-Security-Policy-Report-Only進(jìn)行單獨(dú)接收攻擊報(bào)告的網(wǎng)站只有24個(gè)。而統(tǒng)計(jì)中也指出，發(fā)現(xiàn)大量網(wǎng)站使用unsafe-inline這個(gè)指令，分析其原因可能是由于開發(fā)人員很難在頁(yè)面中徹底消除內(nèi)聯(lián)腳本，這很讓人失望，所有只能要求制定的CSP策略更加嚴(yán)謹(jǐn)。

http://blog.veracode.com/2013/11/security-headers-on-the-top-1000000-websites-november-2013-report/

對(duì)于國(guó)內(nèi)網(wǎng)站使用CSP的情況，筆者委托ZoomEye對(duì)此進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。2014年2月發(fā)來(lái)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果在非常不樂觀。根據(jù)ZoomEye的統(tǒng)計(jì)：國(guó)內(nèi)排名前7000的域名沒有使用CSP，國(guó)內(nèi)1千萬(wàn)的域名（含子域名）中發(fā)現(xiàn)7個(gè)使用了CSP策略，其中還有3個(gè)網(wǎng)站CSP語(yǔ)法使用錯(cuò)誤。7個(gè)網(wǎng)站中3個(gè)網(wǎng)站是知乎，知乎網(wǎng)站值得表?yè)P(yáng)。

列表如下：

www.zhihu.com
www.zhi.hu
zhimg.com
www.applysquare.com
www.pipapai.com CSP語(yǔ)法錯(cuò)誤
www.icyprus.cn  CSP語(yǔ)法錯(cuò)誤
www.uyitec.cn  CSP語(yǔ)法錯(cuò)誤

在網(wǎng)站安全防御方面，我們還要有很長(zhǎng)的路要走。雖然CSP安全策略頭只是網(wǎng)站安全整體防御中的一小部分，但合理的利用還是可以起到很好的防護(hù)作用。然而在我們分析的百萬(wàn)網(wǎng)站中，CSP的使用率是極其的低，從這一點(diǎn)來(lái)說(shuō)CSP在國(guó)內(nèi)就應(yīng)該廣泛的給網(wǎng)站管理員進(jìn)行科普。#p#

九 CSP Bypass

一個(gè)安全策略從誕生開始將會(huì)時(shí)不時(shí)的有一個(gè)叫“Bypass”的小伙伴跟隨左右。而從辯證角度來(lái)講，多加載一種安全策略，就多了一種Bypass的維度。一旦Bypass出現(xiàn)，就意味著將有一種設(shè)計(jì)者沒有考慮到的方法或技巧，將破壞策略的原有規(guī)則。

CSP也亦是如此，在一次次被繞過(guò)然后在一次次修復(fù)過(guò)程中，來(lái)完善自己的語(yǔ)法和指令。

1.bypass AngularJS系列繞過(guò)

AngularJS是為數(shù)不多的支持CSP模式的MVC框架，在早起版本中可以構(gòu)造多種方式繞過(guò)CSP防御。

CSP Bypasses with AngularJS 1.0.8 and 1.1.5

例如：XSS via Click & Hover (ng-click & ng-mouseover attribute)

<?php 
 
header('X-Content-Security-Policy: default-src 'self' ajax.googleapis.com');  
 
header('Content-Security-Policy: default-src 'self' ajax.googleapis.com');  
 
header('X-Webkit-CSP: default-src 'self' ajax.googleapis.com');  
 
header('Set-Cookie: abc=123');  
 
?><!doctype html> 
 
<html ng-app ng-csp> 
 
<head> 
 
<script src="http://ajax.googleapis.com/ajax/libs/angularjs/1.1.5/angular.min.js"></script> 
 
</head> 
 
<body ng-click="$event.view.alert(1)"> 
 
        Click me  
 
        <h1 ng-mouseover="$event.target.ownerDocument.defaultView.alert(2)">Hover me</h1> 
 
</body>

更多的可以看https://code.google.com/p/mustache-security/wiki/AngularJS

2.策略優(yōu)先級(jí)繞過(guò)

在瀏覽器的保護(hù)策略中，有很多是重復(fù)的。比如A策略可以抵御C攻擊，B策略也可以抵御C攻擊。此處的抵御可以是阻斷也可以是放行。于是當(dāng)AB同時(shí)作用于C攻擊上時(shí)，Bypass就可能發(fā)生。

（1）Iframe sandbox 和 CSP sandbox

當(dāng)iframe sandbox允許執(zhí)行JS，而CSP不允許執(zhí)行JS，問題就發(fā)生了，CSP就被bypass了。

//evil.com  
<iframe sandbox="allow-scripts" src="//victim.com/csp.html"> 
//victim.com  
<?php 
header('X-Content-Security-Policy: default-src 'self'');  
header('Content-Security-Policy: default-src 'self'');  
header('X-Webkit-CSP: default-src 'self'');  
header('Set-Cookie: abc=123');  
?><!doctype html> 
<body onclick="alert(1)"> 
Click me  
</body>

詳細(xì)的討論可以看這里：https://bugzilla.mozilla.org/show_bug.cgi?id=886164

（2）XSS Auditor和CSP

關(guān)于XSS Auditor和CSP，這里筆者想進(jìn)行一次更開放式的討論。以Chrome中測(cè)試為例，當(dāng)XSS Auditor和CSP同時(shí)作用到一段JS代碼上，會(huì)有怎樣一個(gè)效果呢。比如XSS Auditor設(shè)置的是阻斷，CSP里設(shè)置unsafe-inline放行，結(jié)果還是被阻斷。這是由于瀏覽器解析JS腳本的時(shí)候先使用了XSS auditor這層安全防御策略，所以CSP中的unsafe-inline這個(gè)指令并沒有起作用，從廣義的角度來(lái)看，CSP中的策略被Bypass了。瀏覽器的策略中，類似與這樣的情況還有很多。比如下面介紹的這個(gè)。

（3） X-Frame-Options和CSP frame

當(dāng)a.com設(shè)置X-Frame-Options:deny，b.com設(shè)置CSP frame-src a.com，那么b.com是否可以iframe a.com呢。測(cè)試中發(fā)現(xiàn)a.com還是不能被b.com包含的。你可以認(rèn)為瀏覽器解析中，X-Frame-Options優(yōu)先級(jí)大于CSP frame。#p#

十 CSP總結(jié)

1.充分了解CSP安全策略的語(yǔ)法和指令，并最大程度的合理的去利用和部署這些策略，努力把安全策略發(fā)揮到極致，使其最終把危害降低到最低。

2.CSP并不能消除內(nèi)容注入攻擊，但可以有效的檢測(cè)并緩解跨站攻擊和內(nèi)容注入攻擊帶來(lái)的危害。

3.CSP不是做為防御內(nèi)容注入(如XSS)的第一道防線而設(shè)計(jì)，而最適合部署在縱深防御體系中。

4.關(guān)于為什么CSP的使用率如此之低。究其原因，CSP雖然提供了強(qiáng)大的安全保護(hù)，但是他也造成了如下問題：Eval及相關(guān)函數(shù)被禁用、內(nèi)嵌的JavaScript代碼將不會(huì)執(zhí)行、只能通過(guò)白名單來(lái)加載遠(yuǎn)程腳本。這些問題阻礙CSP的普及，如果要使用CSP技術(shù)保護(hù)自己的網(wǎng)站，開發(fā)者就不得不花費(fèi)大量時(shí)間分離內(nèi)聯(lián)的JavaScript代碼和做一些調(diào)整。

5.沒有被繞過(guò)的策略不是好的策略，而從辯證角度來(lái)講，多加載一種安全策略，就多了一種Bypass的維度。在安全領(lǐng)域“Bypass”是一個(gè)曼妙而鬼魅的名字。

6.應(yīng)該把CSP安全策略視為是一把可以直插心臟的鋒利的尖刀，而不是一根電線桿子杵在那。

十一參考

1.    http://www.w3.org/TR/CSP11/
2.    http://www.w3.org/TR/CSP/
3.    http://www.html5rocks.com/en/tutorials/security/content-security-policy/
4.    http://ruxcon.org.au/assets/slides/CSP-kuza55.pptx
5.    https://code.google.com/p/mustache-security/wiki/AngularJS
6.    http://content-security-policy.com/
7.    https://github.com/blog/1477-content-security-policy
8.    http://cspisawesome.com/
9.    https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Security/CSP/Using_Content_Security_Policy
10.    http://benvinegar.github.io/csp-talk-2013/#1
11.    http://caniuse.com/#feat=contentsecuritypolicy
12.    https://www.imququ.com/post/content-security-policy-reference.html
13.    http://docs.angularjs.org/api/ng.directive:ngCsp
14.    https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Security/CSP/Using_CSP_violation_reports
15.    http://stackoverflow.com/questions/14629534/json-post-in-php-csp-report
16.    http://mathiasbynens.be/notes/csp-reports
17.    http://www.madirish.net/556
18.    http://www.veracode.com/blog/2013/11/security-headers-on-the-top-1000000-websites-november-2013-report/
19.    https://github.com/google/CSP-Validator
20.    http://www.benmarshall.me/content-security-policy/
21.    http://www.slideshare.net/x00mario/jsmvcomfg-to-sternly-look-at-javascript-mvc-and-templating-frameworks
22.    http://trends.builtwith.com/javascript/Angular-JS
23.    http://developer.chrome.com/extensions/contentSecurityPolicy
24.    http://cs.ucsb.edu/~adoupe/static/dedacota-ccs2013.pdf

責(zé)任編輯：藍(lán)雨淚來(lái)源： ZDNet

CSP 內(nèi)容安全策略