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创作，已纳入「FreeBuf原创奖励计划」，未授权禁止转载
*本文原创作者：tocttou，本文属FreeBuf原创奖励计划，未经许可禁止转载
在本文中，我向大家分享一个我在去年发现的Edge浏览器的漏洞。这个漏洞利用了浏览器XSS过滤器的缺陷，来绕过另一种XSS防御措施：CSP（Content Security Policy，内容安全策略）。注意这个漏洞并不是在绕过XSS过滤器，而是利用它让一些本来没有XSS的页面，强行制造出可利用的XSS漏洞。
0x01 背景
浏览器XSS过滤器诞生于IE 8，它用于防范反射型XSS攻击。其基本原理是[参1,2,3]：既然是反射型，那么URL中的某个参数的值必然会在页面的某个位置出现。当然不是每个反射到HTML页面中的参数都是XSS，比如example.com/index.php?id=12345，如果页面中含有12345，这显然是无所谓的。但是如果example.com/index.php?id=<script>alert(1)</script>中的script元素被反射回来，则有可能是XSS攻击。过滤器的判断逻辑大概是这样：首先判断GET或者POST的数据中有没有参数可能含有XSS代码，这一步浏览器内置了一个比较复杂的正则来匹配。如果匹配成功，则搜索这个参数值有没有出现在服务器返回的HTML中。如果出现了，则浏览器认为这是一个XSS攻击。Edge和IE的XSS过滤器有两种模式，一种是发现攻击后屏蔽整个页面，另一种是尝试修复XSS。默认是第二种模式，服务器可以通过设置HTTP头字段X-XSS-Protection: 1; mode=block调成第一种模式[参4]。
下面说一下微软浏览器是如何“尝试修复XSS”的。举例来说，假设URL是example.com/index.php?id=<script>alert(1)</script>，并且HTML代码中含有<script>alert(1)</script>，那么浏览器就把HTML中的这个元素修改为<sc#ipt>alert(1)</script>。修改之后再交给HTML解析器。由于它把r改成了#，破坏掉了script元素，那么之后这段JavaScript代码就不会被执行。embed、iframe、object、meta等标签同理，都是用#替换一个字母来破坏这些标签。
上述的这个修复方法虽然有效地修复了一部分反射XSS，但是它也有潜在危险。自IE 8引入XSS过滤器以来就一直有研究者通过滥用这个修复逻辑，向本来没有XSS漏洞的页面注入XSS。一个简单的利用方法是：比如页面中本来就有<script src="jquery.js"></script>，我们构造这个URL：example.com/index.php?<script src="jquery.js"></script>。IE和Edge都会误报这是一个XSS攻击，并按上述方式修复，修复之后的代码成了<sc#ipt src="jquery.js"></script>，于是jquery.js就没法加载了。当然这个例子不是漏洞，因为这就跟jquery.js文件不存在一样，虽然功能可能受影响，但没有安全问题。
在参考资料[5]中作者提到了另一个利用方法，比如有这样一个img标签：<img alt="x onload=alert(0) x" src="x.png">，其中alt的值是注入点。本来这个标签不会执行代码，但是IE弄巧成拙地修复成<img alt#"x onload=alert(0) x" src="x.png">。onload就执行了。
0x02 CVE-2017-0135
上文我们说了利用过滤器的误报来干掉jquery.js。既然它能干掉script标签，那么能不能干掉其他标签呢？特别是能不能干掉和安全相关的标签。我想到了Content Security Policy有两种设置方法，既可以在HTTP头字段中设置，也能在HTML中用<meta http-equiv="Content-Security-Policy" content="...">来设置。于是我就试了下，如果网站用的是meta标签设置CSP，我能不能利用过滤器的误报来干掉这个meta标签，使得CSP失效。结论是可以。我构造了这样一个HTML页面，假设其URL是http://example.com/xss.html：
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>CSP Test</title>
<meta http-equiv="Content-Security-Policy" content="script-src 'self'">
</head>
<body>
<script>alert(document.domain);</script>
</body>
</html>
在一个支持CSP的浏览器中访问xss.html，由于script-src 'self'这条CSP策略，我们应该是看不见弹窗的。但是在Edge中访问http://example.com/xss.html?%3Cmeta%20http-equiv=%22Content-Security-Policy%22%20content=%22script-src%20'self'%22%3E，你会发现Edge提醒你过滤器发现了一个XSS，然后弹窗就出现了。
这里Edge把meta标签当成了反射XSS，因为它既出现在URL中，又出现在了HTML head中。然后它就把meta标签修复成了<me#a http-equiv="Content-Security-Policy" content="script-src 'self'">。于是这个标签就不再起作用。如果页面有存储型或反射型XSS，我们就可以利用这个漏洞来绕过CSP，进而执行XSS。
发现了这个漏洞之后我立即提交给了微软，2016年底提交，2017年3月在MS17-007中修复了这个漏洞，漏洞编号是CVE-2017-0135。因为这个漏洞符合“Windows预览版Edge浏览器赏金计划”要求，微软给了我1500美元奖金。
微软的修复这个漏洞之后，再打开上述PoC，Edge依然会误报它为反射XSS，但是不再尝试自动修复，而是强制屏蔽掉整个页面，不论服务器选择的是不是屏蔽模式。
0x03 宽字节编码XSS
修复之后我在想，其实上述meta标签绕过，应该还有一种利用场景，同理我们可以利用XSS过滤器干掉<meta charset>标签。这样Edge只能猜页面的编码类型。如果猜错了，比如把本来是GBK编码的网页猜成UTF-8，也许也能导致XSS。这类漏洞原理参见[6]。比如这个HTML：
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset="gb2312">
<title>CSP Test</title>
</head>
<body>
<script>
var a = "峔\";alert(1);//";
</script>
</body>
</html>
其中var a的值，如果服务器按照GB2312编码过滤，浏览器也按照GB2312解析，上述代码不会弹窗。但是我们通过访问xss.html?<meta charset="gb2312">，让Edge去掉<meta charset="gb2312">之后，它就有可能认为是ASCII编码的。而“峔”的GB2312编码是8D 5C。按ASCII来说5C恰好是反斜线，与后面转义双引号的反斜线构成\\。下一个双引号则闭合了这个字符串。这样alert(1)就执行了。（在浏览器编码下，相当于var a = "?\\"; alert(1); //";）
当然因为这个利用方式是漏洞修复之后好久我才想到的，所以没办法测试了。仅供大家参考思路。
0x04 总结
这个漏洞说明网站尽量不要用默认模式的Edge过滤器。建议用X-XSS-Protection: 1; mode=block模式。或者X-XSS-Protection: 0关掉XSS过滤器。即使关掉都比Edge的自动修复安全（如果自信你的网站几乎没有反射XSS漏洞的话）。另外建议尽量使用HTTP头字段的方式设置CSP策略，如果不能控制HTTP响应头再考虑用meta标签。
我估计XSS过滤器今后还能发现其他的恶意利用情景。因为它的判断规则比较复杂，而且HTML标准不仅复杂而且随时变化。难免有些之前无所谓的自动修改，之后发现问题。另外XSS过滤器既要保证尽可能全的识别XSS，又要尽量避免误报，这个平衡点把握不好就容易出bug。所以我认为XSS过滤器是一个值得继续研究的攻击面。
0x05 参考资料
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