摘要：可能有信息敏感的同學已經了解到庫爆出嚴重安全漏洞，波及萬項目。以此為例，可見這次漏洞算是比較嚴重了。此外，凍結一個對象后該對象的原型也不能被修改。

摘要： 詳解原型污染。

原文：Lodash 嚴重安全漏洞背后 你不得不知道的 JavaScript 知識

作者：Lucas HC

Fundebug經授權轉載，版權歸原作者所有。

可能有信息敏感的同學已經了解到：Lodash 庫爆出嚴重安全漏洞，波及 400萬+ 項目。這個漏洞使得 lodash “連夜”發版以解決潛在問題，并強烈建議開發者升級版本。

我們在忙著“看熱鬧”或者“”升級版本”的同時，靜下心來想：真的有理解這個漏洞產生的原因，明白漏洞修復背后的原理了嗎？

這篇短文將從原理層面分析這一事件，相信“小白”讀者會有所收獲。

其實漏洞很簡單，舉一個例子：lodash 中 defaultsDeep 方法，

_.defaultsDeep({ "a": { "b": 2 } }, { "a": { "b": 1, "c": 3 } })

輸出：

{ "a": { "b": 2, "c": 3 } }

如上例，該方法：

分配來源對象（該方法的第二個參數）的可枚舉屬性到目標對象（該方法的第一個參數）所有解析為 undefined 的屬性上

這樣的操作存在的隱患：

const payload = "{"constructor": {"prototype": {"toString": true}}}"

_.defaultsDeep({}, JSON.parse(payload))

如此一來，就觸發了原型污染。原型污染是指：

攻擊者通過某種手段修改 JavaScript 對象的原型（prototype）

對應上例，Object.prototype.toString 就會非常不安全了。

理解原型污染，需要讀者理解 JavaScript 當中的原型、原型鏈的知識。我們先來看一個例子：

// person 是一個簡單的 JavaScript 對象
let person = {name: "lucas"}

// 輸出 lucas
console.log(person.name)

// 修改 person 的原型
person.__proto__.name = "messi"

// 由于原型鏈順序查找的原因，person.name 仍然是 lucas
console.log(person.name)

// 再創建一個空的 person2 對象
let person2 = {}

// 查看 person2.name，輸出 messi
console.log(person2.name)

把危害擴大化：

let person = {name: "lucas"}

console.log(person.name)

person.__proto__.toString = () => {alert("evil")}

console.log(person.name)

let person2 = {}

console.log(person2.toString())

這段代碼執行將會 alert 出 evil 文字。同時 Object.prototype.toString 這個方法會在隱式轉換以及類型判斷中經常被用到：

Object.prototype.toString 方法返回一個表示該對象的字符串

每個對象都有一個 toString() 方法，當該對象被表示為一個文本值時，或者一個對象以預期的字符串方式引用時自動調用。默認情況下，toString() 方法被每個 Object 對象繼承。如果此方法在自定義對象中未被覆蓋，toString() 返回 [object type]，其中 type 是對象的類型。

如果 Object 原型上的 toString 被污染，后果可想而知。以此為例，可見 lodash 這次漏洞算是比較嚴重了。

由上分析，我們知道原型污染并不是什么新鮮的漏洞，它“隨時可見”，“隨處可見”。在 Nullcon HackIM 比賽中就有一個類似的 hack 題目：

"use strict";
 
const express = require("express");
const bodyParser = require("body-parser")
const cookieParser = require("cookie-parser");
const path = require("path");
 
const isObject = obj => obj && obj.constructor && obj.constructor === Object;
 
function merge(a, b) {
    for (var attr in b) {
        if (isObject(a[attr]) && isObject(b[attr])) {
            merge(a[attr], b[attr]);
        } else {
            a[attr] = b[attr];
        }
    }
    return a
}
 
function clone(a) {
    return merge({}, a);
}
 
// Constants
const PORT = 8080;
const HOST = "0.0.0.0";
const admin = {};
 
// App
const app = express();
app.use(bodyParser.json())
app.use(cookieParser());
 
app.use("/", express.static(path.join(__dirname, "views")));
app.post("/signup", (req, res) => {
    var body = JSON.parse(JSON.stringify(req.body));
    var copybody = clone(body)
    if (copybody.name) {
        res.cookie("name", copybody.name).json({
            "done": "cookie set"
        });
    } else {
        res.json({
            "error": "cookie not set"
        })
    }
});
app.get("/getFlag", (req, res) => {
    var аdmin = JSON.parse(JSON.stringify(req.cookies))
    if (admin.аdmin == 1) {
        res.send("hackim19{}");
    } else {
        res.send("You are not authorized");
    }
});
app.listen(PORT, HOST);
console.log(`Running on http://${HOST}:${PORT}`);

這段代碼的漏洞就在于 merge 函數上，我們可以這樣攻擊：

curl -vv --header "Content-type: application/json" -d "{"__proto__": {"admin": 1}}" "http://0.0.0.0:4000/signup"; 

curl -vv "http://0.0.0.0:4000/getFlag"

首先請求 /signup 接口，在 NodeJS 服務中，我們調用了有漏洞的 merge 方法，并通過 __proto__ 為 Object.prototype（因為 {}.__proto__ === Object.prototype） 添加上一個新的屬性 admin，且值為 1。

再次請求 getFlag 接口，條件語句 admin.аdmin == 1 為 true，服務被攻擊。

攻擊案例出自：Prototype pollution attacks in NodeJS applications

這樣的漏洞在 jQuery $.extend 中也經常見到：

jQuery 修復原型污染 PR

jQuery prototype pollution vulnerability

對于 jQuery：如果擔心安全問題，建議升級至最新版本 jQuery 3.4.0，如果還在使用 jQuery 的 1.x 和 2.x 版本，那么你的應用程序和網站仍有可能遭受攻擊。

了解了漏洞潛在問題以及攻擊手段，那么如何防范呢？

在 lodash “連夜”發版的修復中：

我們可以清晰的看到，在遍歷 merge 時，當遇見 constructor 以及 __proto__ 敏感屬性，則退出程序。

那么作為業務開發者，我們需要注意些什么，防止攻擊出現呢？總結一下有：

凍結 Object.prototype，使原型不能擴充屬性

我們可以采用 Object.freeze 達到目的：

Object.freeze() 方法可以凍結一個對象。一個被凍結的對象再也不能被修改；凍結了一個對象則不能向這個對象添加新的屬性，不能刪除已有屬性，不能修改該對象已有屬性的可枚舉性、可配置性、可寫性，以及不能修改已有屬性的值。此外，凍結一個對象后該對象的原型也不能被修改。freeze() 返回和傳入的參數相同的對象。

看代碼：

Object.freeze(Object.prototype);

Object.prototype.toString = "evil"

consoel.log(Object.prototype.toString)
? toString() { [native code] }

對比：

Object.prototype.toString = "evil"

console.log(Object.prototype.toString)
"evil"

建立 JSON schema
在解析用戶輸入內容是，通過 JSON schema 過濾敏感鍵名。

規避不安全的遞歸性合并
這一點類似 lodash 修復手段，完善了合并操作的安全性，對敏感鍵名跳過處理

使用無原型對象
在創建對象時，不采用字面量方式，而是使用 Object.create(null)：

Object.create()方法創建一個新對象，使用現有的對象來提供新創建的對象的__proto__

Object.create(null) 的返回值不會鏈接到 Object.prototype：

let foo = Object.create(null)
console.log(foo.__proto__)
// undefined

這樣一來，無論如何擴充對象，都不會干擾到原型了。

采用新的 Map 數據類型，代替 Object 類型

Map 對象保存鍵/值對，是鍵/值對的集合。任何值（對象或者原始值）都可以作為一個鍵或一個值。使用 Map 數據結構，不會存在 Object 原型污染狀況。

這里總結一下 Map 和 Object 不同點：：

Object 的鍵只支持 String 或者 Symbols 兩種類型，Map 的鍵可以是任意值，包括函數、對象、基本類型

Map 中的鍵值是有序的，而 Object 中的鍵則不是

具體 API 上的差異：比如，通過 size 屬性直接獲取一個 Map 的鍵值對個數，而 Object 的鍵值無法獲取；再比如迭代一個 Map 和 Object 差異也比較明顯

Map 在頻繁增刪鍵值對的場景下會有些性能優勢

同樣存在風險的是我們常用的 JSON.parse 方法，但是如果你運行：

JSON.parse("{ "a":1, "__proto__": { "b": 2 }}")

你會發現返回的結果如圖：

復寫 Object.prototype 失敗了，__proto__ 屬性還是我們熟悉的那個有安全感的 __proto__ 。這是因為：

V8 ignores keys named proto in JSON.parse

這個相關討論 Doug Crockford，Brendan Eich，反正 chromium 和 JS 發明人討論過很多次。相關 issue 和 PR：

chromium 討論

chromium 討論

相關 ES 語言設計的討論：ES 語言設計的討論：proto-and-json

在上面鏈接中，你能發現 JavaScript 發明人等一眾大佬哦～

總之你可以記住，V8 默認使用 JSON.parse 時候會忽略 __proto__，原因當然是之前分析的安全性了。

通過分析 lodash 的漏洞，以及解決方案，我們了解了原型污染的方方面面。涉及到的知識點包括但不限于：

Object 原型

原型、原型鏈

NodeJS 相關問題

Object.create 方法

Object.freeze 方法

Map 數據結構

深拷貝

以及其他問題

這么來看，全是基礎知識。也正是基礎，構成了前端知識體系的方方面面。

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