js原型链污染

转自P神博客:深入理解 JavaScript Prototype 污染攻击

prototype__proto__分别是什么?

JavaScript中,我们如果要定义一个类,需要以定义“构造函数”的方式来定义:

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function Foo() {
this.bar = 1
}

new Foo()

Foo函数的内容,就是Foo类的构造函数,而this.bar就是Foo类的一个属性。

为了简化编写JavaScript代码,ECMAScript 6后增加了class语法,但class其实只是一个语法糖。

一个类必然有一些方法,类似属性this.bar,我们也可以将方法定义在构造函数内部:

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function Foo() {
this.bar = 1
this.show = function() {
console.log(this.bar)
}
}

(new Foo()).show()

但这样写有一个问题,就是每当我们新建一个Foo对象时,this.show = function...就会执行一次,这个show方法实际上是绑定在对象上的,而不是绑定在“类”中。

我希望在创建类的时候只创建一次show方法,这时候就则需要使用原型(prototype)了:

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function Foo() {
this.bar = 1
}

Foo.prototype.show = function show() {
console.log(this.bar)
}

let foo = new Foo()
foo.show()

我们可以认为原型prototype是类Foo的一个属性,而所有用Foo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foo对象,其天生就具有foo.show()方法。

一个Foo类实例化出来的foo对象,可以通过foo.__proto__属性来访问Foo类的原型,也就是说:

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foo.__proto__ == Foo.prototype

所以,总结一下:

  1. prototype是一个类的属性,所有类对象在实例化的时候将会拥有prototype中的属性和方法
  2. 一个对象的__proto__属性,指向这个对象所在的类的prototype属性

JavaScript原型链继承

所有类对象在实例化的时候将会拥有prototype中的属性和方法,这个特性被用来实现JavaScript中的继承机制。
例如:

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function Father() {
this.first_name = 'Donald'
this.last_name = 'Trump'
}

function Son() {
this.first_name = 'Melania'
}

Son.prototype = new Father()

let son = new Son()
console.log(`Name: ${son.first_name} ${son.last_name}`)

Son类继承了Father类的last_name属性,最后输出的是Name: Melania Trump

总结一下,对于对象son,在调用son.last_name的时候,实际上JavaScript引擎会进行如下操作:

  1. 在对象son中寻找last_name
  2. 如果找不到,则在son.__proto__中寻找last_name
  3. 如果仍然找不到,则继续在son.__proto__.__proto__中寻找last_name
  4. 依次寻找,直到找到null结束。比如,Object.prototype__proto__就是null

JavaScript的这个查找的机制,被运用在面向对象的继承中,被称作prototype继承链。

以上就是最基础的JavaScript面向对象编程,我们并不深入研究更细节的内容,只要牢记以下几点即可:

  1. 每个构造函数(constructor)都有一个原型对象(prototype)
  2. 对象的__proto__属性,指向类的原型对象prototype
  3. JavaScript使用prototype链实现继承机制

原型链污染

第一章中说到,foo.__proto__指向的是Foo类的prototype。那么,如果我们修改了foo.__proto__中的值,是不是就可以修改Foo类呢?
做个简单的实验:

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// foo是一个简单的JavaScript对象
let foo = {bar: 1}

// foo.bar 此时为1
console.log(foo.bar)

// 修改foo的原型(即Object)
foo.__proto__.bar = 2

// 由于查找顺序的原因,foo.bar仍然是1
console.log(foo.bar)

// 此时再用Object创建一个空的zoo对象
let zoo = {}

// 查看zoo.bar
console.log(zoo.bar)

最后,虽然zoo是一个空对象{},但zoo.bar的结果居然是2

原因也显而易见:因为前面我们修改了foo的原型foo.__proto__.bar = 2,而foo是一个Object类的实例,所以实际上是修改了Object这个类,给这个类增加了一个属性bar,值为2。

后来,我们又用Object类创建了一个zoo对象let zoo = {},zoo对象自然也有一个bar属性了。

那么,在一个应用中,如果攻击者控制并修改了一个对象的原型,那么将可以影响所有和这个对象来自同一个类、父祖类的对象。这种攻击方式就是原型链污染

哪些情况下原型链会被污染?

在实际应用中,哪些情况下可能存在原型链能被攻击者修改的情况呢?

我们思考一下,哪些情况下我们可以设置__proto__的值呢?其实找找能够控制数组(对象)的“键名”的操作即可:

  • 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)

以对象merge为例,我们想象一个简单的merge函数:

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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?
我们用如下代码实验一下:

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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。

那么,如何让__proto__被认为是一个键名呢?
我们将代码改成如下:

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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。

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。

文章作者: Dar1in9
文章链接: http://dar1in9s.github.io/2020/08/05/web安全/js原型链污染攻击/
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