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跨網站指令碼攻擊 (XSS) 是指將惡意指令碼插入網頁應用程式的能力,十多年來一直是最大的網路安全漏洞之一。
內容安全政策 (CSP) 是額外的安全防護層,有助於降低 XSS 攻擊。如要設定 CSP,請在網頁中加入 Content-Security-Policy HTTP 標頭,並設定值來控管使用者代理程式可為該網頁載入哪些資源。
本頁說明如何使用以 Nonce 或雜湊為基礎的 CSP 來防範 XSS,而非使用常見的主機許可清單式 CSP,因為後者在大多數設定中都可略過,往往會使網頁暴露在 XSS 風險中。
重要詞彙:Nonce 是只使用一次的隨機號碼,可用來將 <script> 標記為可信任。
重要詞彙:雜湊函式是一種數學函式,可將輸入值轉換為壓縮的數值,稱為雜湊。您可以使用雜湊 (例如 SHA-256) 將內嵌 <script> 標記標示為受信任。
基於 Nonce 或雜湊的內容安全政策通常稱為「嚴格 CSP」。如果應用程式使用嚴格的 CSP,攻擊者即使發現 HTML 插入漏洞,通常也無法利用這些漏洞,強制瀏覽器在有安全漏洞的文件中執行惡意指令碼。這是因為嚴格的 CSP 只允許雜湊指令碼,或在伺服器上產生正確 Nonce 值的指令碼,因此攻擊者在不知道特定回應的正確 Nonce 時,無法執行指令碼。
為什麼要使用嚴格的 CSP?
如果網站已有類似 script-src www.googleapis.com 的 CSP,可能無法有效防範跨網站攻擊。這類 CSP 稱為「許可清單 CSP」。這類規則需要大量自訂,且攻擊者可以繞過。
基於密碼編譯 Nonce 或雜湊的嚴格 CSP 可避免這些問題。
嚴格 CSP 結構
基本的嚴格內容安全政策會使用下列其中一個 HTTP 回應標頭:
Nonce 型嚴格 CSP
Content-Security-Policy:
script-src 'nonce-{RANDOM}' 'strict-dynamic';
object-src 'none';
base-uri 'none';
雜湊型嚴格 CSP
Content-Security-Policy:
script-src 'sha256-{HASHED_INLINE_SCRIPT}' 'strict-dynamic';
object-src 'none';
base-uri 'none';
下列屬性可讓 CSP 變得「嚴格」,進而提高安全性:
- 它會使用 Nonce
'nonce-{RANDOM}'或雜湊'sha256-{HASHED_INLINE_SCRIPT}',指出網站開發人員信任哪些<script>標記,可在使用者的瀏覽器中執行。 - 這項指令會設定
'strict-dynamic',自動允許執行由信任指令碼建立的指令碼,減少部署 Nonce 或雜湊式 CSP 的工作。這也解除了大多數第三方 JavaScript 程式庫和 Widget 的使用限制。 - 這項機制不以網址許可清單為依據,因此不會受到常見 CSP 略過的影響。
- 這項政策會封鎖不受信任的內嵌指令碼,例如內嵌事件處理常式或
javascript:URI。 - 這項政策會限制
object-src,停用 Flash 等危險外掛程式。 - 這項政策會限制
base-uri,防止插入<base>標記。這可防止攻擊者變更從相對網址載入的指令碼位置。
採用嚴格 CSP
如要採用嚴格的 CSP,您必須:
- 決定應用程式是否應設定以 Nonce 或雜湊為基礎的 CSP。
- 複製「嚴格 CSP 結構」一節中的 CSP,並將其設為應用程式的回應標頭。
- 重構 HTML 範本和用戶端程式碼,移除與 CSP 不相容的模式。
- 部署 CSP。
在整個過程中,您可以使用 Lighthouse (v7.3.0 以上版本,並加上 --preset=experimental 旗標) 的最佳做法稽核,檢查網站是否設有 CSP,以及是否足夠嚴格,能有效防範 XSS。
步驟 1:判斷是否需要以 Nonce 或雜湊為基礎的 CSP
以下說明這兩種嚴格 CSP 的運作方式:
Nonce 型 CSP
使用 Nonce 型 CSP 時,您會在執行階段產生隨機號碼,並將其納入 CSP,然後與網頁中的每個指令碼標記建立關聯。攻擊者無法在網頁中加入或執行惡意指令碼,因為他們必須猜出該指令碼的正確隨機號碼。只有在無法猜測數字,且每次回應時都會重新產生數字的情況下,這種做法才有效。
針對在伺服器上轉譯的 HTML 網頁,請使用以 Nonce 為基礎的 CSP。對於這類網頁,您可以為每個回應建立新的隨機號碼。
雜湊型 CSP
如果是雜湊式 CSP,每個內嵌指令碼標記的雜湊都會新增至 CSP。每個指令碼都有不同的雜湊。攻擊者無法在您的網頁中加入或執行惡意指令碼,因為該指令碼的雜湊必須位於 CSP 中才能執行。
如果 HTML 網頁是以靜態方式提供,或需要快取,請使用雜湊式 CSP。舉例來說,如果單頁網頁應用程式是以 Angular、React 等架構建構,且以靜態方式提供,不需伺服器端轉譯,您就可以使用雜湊式 CSP。
步驟 2:設定嚴格的 CSP 並準備指令碼
設定 CSP 時,有幾個選項:
- 僅限報告模式 (
Content-Security-Policy-Report-Only) 或強制執行模式 (Content-Security-Policy)。在僅限報告模式下,CSP 尚未封鎖資源,因此網站上的任何內容都不會中斷,但您可以查看錯誤,並取得任何會遭到封鎖的報告。在本機設定 CSP 時,這其實不重要,因為兩種模式都會在瀏覽器控制台中顯示錯誤。強制執行模式可協助您找出 CSP 草稿封鎖的資源,因為封鎖資源可能會導致網頁看起來不完整。在程序後續階段,僅限報表模式會變得最實用 (請參閱步驟 5)。 - 標頭或 HTML
<meta>標記。在本機開發時,<meta>標記可讓您更方便地調整 CSP,並快速查看對網站的影響。不過,請注意以下幾點:- 之後在正式環境中部署 CSP 時,建議將其設為 HTTP 標頭。
- 如要將 CSP 設為僅限報表模式,請務必將其設為標頭,因為 CSP 中繼標記不支援僅限報表模式。
在應用程式中設定下列 Content-Security-Policy HTTP 回應標頭:
Content-Security-Policy: script-src 'nonce-{RANDOM}' 'strict-dynamic'; object-src 'none'; base-uri 'none';
為 CSP 產生 Nonce
Nonce 是隨機號碼,每次載入網頁時只會使用一次。只有在攻擊者無法猜出 Nonce 值時,Nonce 型 CSP 才能防範 XSS。CSP Nonce 必須符合下列條件:
- 加密強度高的隨機值 (長度最好超過 128 位元)
- 每次回覆都會重新生成
- Base64 編碼
以下舉例說明如何在伺服器端架構中新增 CSP Nonce:
- Django (Python)
- Express (JavaScript):
const app = express(); app.get('/', function(request, response) { // Generate a new random nonce value for every response. const nonce = crypto.randomBytes(16).toString("base64"); // Set the strict nonce-based CSP response header const csp = `script-src 'nonce-${nonce}' 'strict-dynamic'; object-src 'none'; base-uri 'none';`; response.set("Content-Security-Policy", csp); // Every <script> tag in your application should set the `nonce` attribute to this value. response.render(template, { nonce: nonce }); });
在 <script> 元素中加入 nonce 屬性
使用 nonce 型 CSP 時,每個 <script> 元素都必須有 nonce 屬性,且該屬性必須與 CSP 標頭中指定的隨機 nonce 值相符。所有指令碼都可以使用相同的 Nonce。第一步是將這些屬性新增至所有指令碼,讓 CSP 允許這些指令碼。
在應用程式中設定下列 Content-Security-Policy HTTP 回應標頭:
Content-Security-Policy: script-src 'sha256-{HASHED_INLINE_SCRIPT}' 'strict-dynamic'; object-src 'none'; base-uri 'none';
如有多個內嵌指令碼,語法如下:'sha256-{HASHED_INLINE_SCRIPT_1}' 'sha256-{HASHED_INLINE_SCRIPT_2}'。
動態載入來源指令碼
您可以使用內嵌指令碼動態載入第三方指令碼。
<script>
var scripts = [ 'https://example.org/foo.js', 'https://example.org/bar.js'];
scripts.forEach(function(scriptUrl) {
var s = document.createElement('script');
s.src = scriptUrl;
s.async = false; // to preserve execution order
document.head.appendChild(s);
});
</script>{HASHED_INLINE_SCRIPT} 預留位置。如要減少雜湊數量,可以將所有內嵌指令碼合併為單一指令碼。如要查看實際運作情形,請參閱這個範例和程式碼。
<script src="https://example.org/foo.js"></script> <script src="https://example.org/bar.js"></script>
integrity 屬性。
指令碼載入注意事項
內嵌指令碼範例會新增 s.async = false,確保 foo 在 bar 之前執行,即使 bar 先載入也一樣。在這個程式碼片段中,s.async = false 不會在載入指令碼時封鎖剖析器,因為指令碼是動態新增。剖析器只會在指令碼執行時停止,就像 async 指令碼一樣。不過,使用這個程式碼片段時,請注意以下事項:
-
其中一個或兩個指令碼可能會在文件下載完成前執行。如要讓文件在指令碼執行時準備就緒,請先等待
DOMContentLoaded事件,再附加指令碼。如果指令碼未及早開始下載,導致效能問題,請在網頁前段使用預先載入標記。 -
defer = true不會執行任何動作。如需這項行為,請在需要時手動執行指令碼。
步驟 3:重構 HTML 範本和用戶端程式碼
內嵌事件處理常式 (例如 onclick="…"、onerror="…") 和 JavaScript URI (<a href="javascript:…">) 可用於執行指令碼。這表示攻擊者只要找到 XSS 錯誤,就能插入這類 HTML 並執行惡意 JavaScript。以 Nonce 或雜湊為基礎的 CSP 禁止使用這類標記。如果您的網站使用上述任何模式,請務必重構,改用更安全的替代方案。
如果您在上一個步驟中啟用了 CSP,則每當 CSP 封鎖不相容的模式時,您都可以在控制台中看到 CSP 違規事項。
在大多數情況下,修正方式很簡單:
重構內嵌事件處理常式
<span id="things">A thing.</span>
<script nonce="${nonce}">
document.getElementById('things').addEventListener('click', doThings);
</script><span onclick="doThings();">A thing.</span>
重構 javascript: 個 URI
<a id="foo">foo</a>
<script nonce="${nonce}">
document.getElementById('foo').addEventListener('click', linkClicked);
</script><a href="javascript:linkClicked()">foo</a>
從 JavaScript 中移除 eval()
如果應用程式使用 eval() 將 JSON 字串序列化轉換為 JS 物件,請將這類執行個體重構為 JSON.parse(),這樣也更快。
如果無法移除所有 eval() 用途,您仍可設定嚴格的 Nonce CSP,但必須使用 'unsafe-eval' CSP 關鍵字,這會稍微降低政策的安全性。
您可以在這個嚴格 CSP 程式碼實驗室中,找到這些範例和更多重構範例:
步驟 4 (選用):新增備用方案,支援舊版瀏覽器
Browser Support
如需支援舊版瀏覽器:
- 如要使用
strict-dynamic,您必須新增https:做為舊版 Safari 的備用方案。這會造成如下影響:- 所有支援
strict-dynamic的瀏覽器都會忽略https:備用機制,因此不會降低政策強度。 - 在舊版瀏覽器中,外部來源指令碼只能從 HTTPS 來源載入。這種做法不如嚴格的 CSP 安全,但仍可防範一些常見的 XSS 原因,例如插入
javascript:URI。
- 所有支援
- 為確保與非常舊的瀏覽器版本 (4 年以上) 相容,您可以新增
unsafe-inline做為備用。如果存在 CSP Nonce 或雜湊,所有新版瀏覽器都會忽略unsafe-inline。
Content-Security-Policy:
script-src 'nonce-{random}' 'strict-dynamic' https: 'unsafe-inline';
object-src 'none';
base-uri 'none';
步驟 5:部署 CSP
確認 CSP 不會封鎖本機開發環境中的任何合法指令碼後,即可將 CSP 部署至測試環境,然後部署至正式環境:
- (選用) 使用
Content-Security-Policy-Report-Only標頭,以僅限報表模式部署 CSP。在正式環境中,您可以使用僅限回報模式,測試可能造成破壞性變更 (例如新的 CSP),然後再開始強制執行 CSP 限制。在僅限報表模式下,CSP 不會影響應用程式的行為,但瀏覽器遇到與 CSP 不相容的模式時,仍會產生控制台錯誤和違規報告,方便您瞭解使用者會遇到什麼問題。詳情請參閱「Reporting API」。 - 確認 CSP 不會破壞網站的使用者體驗後,請使用
Content-Security-Policy回應標頭部署 CSP。建議您使用 HTTP 標頭伺服器端設定 CSP,因為這比<meta>標記更安全。完成這個步驟後,CSP 就會開始保護應用程式免受 XSS 攻擊。
限制
嚴格的 CSP 通常會提供強大的額外安全防護,有助於防範 XSS。在大多數情況下,CSP 會拒絕 javascript: URI 等危險模式,大幅減少攻擊面。不過,視您使用的 CSP 類型 (Nonce、雜湊、是否包含 'strict-dynamic') 而定,在某些情況下,CSP 可能無法妥善保護應用程式:
- 如果您對指令碼使用 Nonce,但有插入內容直接進入該
<script>元素的內文或src參數。 - 如果動態建立的指令碼位置 (
document.createElement('script')) 遭到插入,包括根據引數值建立scriptDOM 節點的任何程式庫函式。這包括一些常見的 API,例如 jQuery 的.html(),以及 jQuery < 3.0 中的.get()和.post()。 - 如果舊版 AngularJS 應用程式中有範本插入,如果攻擊者能插入 AngularJS 範本,就能用來執行任意 JavaScript。
- 如果政策包含
'unsafe-eval',則會插入eval()、setTimeout()和其他少數不常使用的 API。
開發人員和資安工程師在程式碼審查和安全性稽核期間,應特別留意這類模式。如要進一步瞭解這些案例,請參閱「內容安全政策:強化與緩解之間的成功混亂」。