JavaScript原型链污染

前言

在浏览某个论坛的时候，第一次看到了JavaScript原型链污染漏洞。当时非常的好奇，当时我一直以为js作为一种前端语言，就算存在漏洞也是针对前端，不会危害到后端，因此我以为这种漏洞危害应该不大。可当我看到他的漏洞危害还有可以执行任意命令的时候，发现可能我想到有点简单了。js也是可以用来做后端语言的。这篇文章就来认识一下这个漏洞。

JavaScript原型链是什么？

既然漏洞名称是JavaScript原型链污染，那么首先就要先明白JavaScript原型链是什么。

正如我们所知，Javascrip的复杂类型都是对象类型（Object），而js不是一门完全面对对象编程的语言。那么对于对象编程来说要考虑对象的继承。

js实现继承的核心就是原型链。我理解的就是原型链的存在就是js中的继承机制，保证函数或对象中的方法，属性可以向下传递。

js使用了构造函数来创建对象，如下，我们可以通过构造函数来定义一个类：

// 构造函数
function Person(name, age) {
    this.name = name;
    this.age = age;
}

// 生成实例
const p = new Person('zhangsan', 18);

可以看到这个类除了我们定义的两个属性以外，还有一个prototype的属性。prototype指向函数的原型对象，这是一个显式原型属性，只有函数才拥有该属性。

prototype也拥有两个属性：

constructor：指向原型的构造函数

prototype：指向了Object的原型

在prototype的属性中有一个_proto_，那么这个_proto_与prototype又有什么关系？

原型prototype是类的一个属性，而所有用类实例化的对象，都将拥有这个属性中的所有内容，包括变量和方法。比如上图中的p对象，其天生就具有类Person的属性和方法。

我们可以通过Person.prototype来访问Person类的原型，但Person实例化出来的对象，是不能通过prototype访问原型的。这时候，就该__proto__登场了。

也就是类可以用prototype来访问类的原型，而实例化的对象可以用_proto_来访问对象所在类的prototype属性。

总结：

其实我们只要明白一点就可以了，JavaScript原型链是js中实现继承的核心，js的对象都会执行其它的原型，最后指向的原型为null。最后关于原型链再来总结一下

1）js是通过原型链来实现继承的。

2）所有类对象在实例化的时候将会拥有prototype中的属性和方法

3）类可以使用prototype来访问类的原型对象，而实例化对象可以通过_proto_来访问类的原型对象

let f = new Foo();
f.constructor === Foo;
f._proto_ === Foo.prototype
f._proto_ === Foo.prototype
Foo._proto_ === Function.prototype

原型链污染

在了解了原型链的相关知识以后，可以来看看竟然什么是原型链污染漏洞。

上面说过实例化对象的__proto__指向了类的prototype。那么，如果我们修改了实例化对象__proto__中的值，是不是就可以修改类中的值呢？是否可以影响所有和这个对象来自同一个类、父祖类的对象？

其实这就是原型链污染的原理。我们通过修改实例化对象的__proto__中的值，污染了类本体，进而影响所有和这个对象来自同一个类、父祖类的对象。

p神的博客上有一个这样的例子，用来说明原型链污染：

实际情况下利用分析

在实际的情况中，我们可能只能控制部分参数，那么我们怎么才能为__proto__赋值呢？

要为__proto__赋值就要求__proto__作为变量传进去并且作为键名，这种情况一般出现在下面的三种场景中：

• 对象merge
• 对象clone（其实内核就是将待操作的对象merge到一个空对象中）
• 路径查找属性然后修改属性的时候

下面借用p神文章中的一个例子来看看具体操作，原文链接为：深入理解 JavaScript Prototype 污染攻击 | 离别歌

以对象merge为例，我们想象一个简单的merge函数：

function merge(target, source) {
    for (let key in source) {
        if (key in source && key in target) {
            merge(target[key], source[key])
        } else {
            target[key] = source[key]
        }
    }
}

在合并的过程中，存在赋值的操作target[key] = source[key]，那么，这个key如果是__proto__，是不是就可以原型链污染呢？

let o1 = {}
let o2 = {a: 1, "__proto__": {b: 2}}
merge(o1, o2)
console.log(o1.a, o1.b)

o3 = {}
console.log(o3.b)

结果是，合并虽然成功了，但原型链没有被污染：

这是因为，我们用JavaScript创建o2的过程（let o2 = {a: 1, "__proto__": {b: 2}}）中，__proto__已经代表o2的原型了，此时遍历o2的所有键名，你拿到的是[a, b]，__proto__并不是一个key，自然也不会修改Object的原型。从下面的图中也可以看出，在o1中，参数b并没有出现在原型中。

那么，如何让__proto__被认为是一个键名呢？

我们将代码改成如下：

let o1 = {}
let o2 = JSON.parse('{"a": 1, "__proto__": {"b": 2}}')
merge(o1, o2)
console.log(o1.a, o1.b)

o3 = {}
console.log(o3.b)

可见，新建的o3对象，也存在b属性，说明Object已经被污染

这是因为，JSON解析的情况下，__proto__会被认为是一个真正的“键名”，而不代表“原型”，所以在遍历o2的时候会存在这个键。

再来看看o1发现，b属性是定义在原型之中的。

merge操作是最常见可能控制键名的操作，也最能被原型链攻击，很多常见的库都存在这个问题。

js原型链污染漏洞分析

接下来用一个cve漏洞来具体再看一下这个漏洞。

3.4.0版本之前的jQuery存在一个原型污染漏洞CVE-2019-11358，PoC如下。

//代码如下，如果从前端接收一个json内容，传到后端。
//json内容：JSON.parse('{"__proto__": {"z": 123}}')

const json1 = ajax();  
jQuery.extend(true, {}, JSON.parse(json1));
console.log( "test" in {} ); // true

jQuery.extend () 函数用于将一个或多个对象的内容合并到目标对象

$.extend( [deep ], target, object1 [, objectN ] )

参数	描述
deep	可选。 Boolean类型 指示是否深度合并对象，默认为false。如果该值为true，且多个对象的某个同名属性也都是对象，则该"属性对象"的属性也将进行合并。
target	Object类型 目标对象，其他对象的成员属性将被附加到该对象上。
object1	可选。 Object类型 第一个被合并的对象。
objectN	可选。 Object类型 第N个被合并的对象。

再来看看实际的代码是如何去写入的。

首先下载jQuery，这里下载的是3.3.0版本

GitHub - jquery/jquery at 3.3.0

在src/core.js中文件中可以找到该extend函数。看过源码，可以发现该函数的正好符合上面说的合并数据的概念，那么来看看它到底会不会被污染？

我们来动态调试一下这个程序：

引入jQuery脚本，并设置断点，进行调试

首先根据第一个参数判断是否进行深度拷贝，然后进行第一次循环，取得参数为__proto__

第二次循环，在__proto__中去参数进行赋值

此时再看原型已经被污染了

总结

js原型链污染可以说原理并不是太难懂，关键是实际中如何去利用。关于这个漏洞也是看了很多大神的文章，它们的思路真的太厉害了，我还有很多需要学习的，跟大家一起共勉。

由于本人水平有限，文章中可能会出现一些错误，欢迎各位大佬指正，感激不尽。如果有什么好的想法也欢迎交流，谢谢大家了~~

参考链接

JavaScript原型链污染原理及相关CVE漏洞剖析 - FreeBuf网络安全行业门户

深入理解 JavaScript Prototype 污染攻击 | 离别歌

再探 JavaScript 原型链污染到 RCE - 先知社区

Node.js原型链污染的利用 - FreeBuf网络安全行业门户
 

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