摘要： 详解原型污染。

• 原文：Lodash 严重安全漏洞背后 你不得不知道的 JavaScript 知识
• 作者：Lucas HC

Fundebug经受权转载，版权归原作者所有。

可能有信息敏感的同学已经理解到：Lodash 库爆出严重安全漏洞，波及 400万+ 项目。这个漏洞使得 lodash “连夜”发版以处理潜在问题，并强烈建议开发者更新版本。

我们在忙着“看热闹”或者者“”更新版本”的同时，静下心来想：真的有了解这个漏洞产生的起因，明白漏洞修复背后的原理了吗？

这篇短文将从原理层面分析这一事件，相信“小白”读者会有所收获。

漏洞起因

其实漏洞很简单，举一个例子：lodash 中 defaultsDeep 方法，

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

输出：

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

如上例，该方法：

分配来源对象（该方法的第二个参数）的可枚举属性到目标对象（该方法的第一个参数）所有解析为 undefined 的属性上

这样的操作存在的隐患：

const payload = '{"constructor": {"prototype": {"toString": true}}}'_.defaultsDeep({}, JSON.parse(payload))

如此一来，就触发了原型污染。原型污染是指：

攻击者通过某种手段修改 JavaScript 对象的原型（prototype）

对应上例，Object.prototype.toString 就会非常不安全了。

详解原型污染

了解原型污染，需要读者了解 JavaScript 当中的原型、原型链的知识。我们先来看一个例子：

// person 是一个简单的 JavaScript 对象let person = {name: 'lucas'}// 输出 lucasconsole.log(person.name)// 修改 person 的原型person.__proto__.name = 'messi'// 因为原型链顺序查找的起因，person.name 依然是 lucasconsole.log(person.name)// 再创立一个空的 person2 对象let person2 = {}// 查看 person2.name，输出 messiconsole.log(person2.name)

把危害扩大化：

let person = {name: 'lucas'}console.log(person.name)person.__proto__.toString = () => {alert('evil')}console.log(person.name)let person2 = {}console.log(person2.toString())

这段代码执行将会 alert 出 evil 文字。同时 Object.prototype.toString 这个方法会在隐式转换以及类型判断中经常被用到：

Object.prototype.toString 方法返回一个表示该对象的字符串

每个对象都有一个 toString() 方法，当该对象被表示为一个文本值时，或者者一个对象以预期的字符串方式引用时自动调用。默认情况下，toString() 方法被每个 Object 对象继承。假如此方法在自己设置对象中未被覆盖，toString() 返回 [object type]，其中 type 是对象的类型。

假如 Object 原型上的 toString 被污染，后果可想而知。以此为例，可见 lodash 这次漏洞算是比较严重了。

再谈原型污染（NodeJS 漏洞案例）

由上分析，我们知道原型污染并不是什么新鲜的漏洞，它“随时可见”，“随处可见”。在 Nullcon HackIM 比赛中就有一个相似的 hack 题目：

'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);} // Constantsconst PORT = 8080;const HOST = '0.0.0.0';const admin = {}; // Appconst 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}`);

这段代码的漏洞就在于 merge 函数上，我们可以这样攻击：

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'

首先请求 /signup 接口，在 NodeJS 服务中，我们调用了有漏洞的 merge 方法，并通过 __proto__ 为 Object.prototype（由于 {}.__proto__ === Object.prototype） 增加上一个新的属性 admin，且值为 1。

再次请求 getFlag 接口，条件语句 admin.аdmin == 1 为 true，服务被攻击。

攻击案例出自：Prototype pollution attacks in NodeJS applications

这样的漏洞在 jQuery $.extend 中也经常见到：

• jQuery 修还原型污染 PR
• jQuery prototype pollution vulnerability

对于 jQuery：假如担心安全问题，建议更新至最新版本 jQuery 3.4.0，假如还在使用 jQuery 的 1.x 和 2.x 版本，那么你的应用程序和网站仍有可能遭受攻击。

防范原型污染

理解了漏洞潜在问题以及攻击手段，那么如何防范呢？

在 lodash “连夜”发版的修复中：

我们可以清晰的看到，在遍历 merge 时，当遇见 constructor 以及 __proto__ 敏感属性，则退出程序。

那么作为业务开发者，我们需要注意些什么，防止攻击出现呢？总结一下有：

• 冻结 Object.prototype，使原型不能扩充属性

我们可以采用 Object.freeze 达到目的：

Object.freeze() 方法可以冻结一个对象。一个被冻结的对象再也不能被修改；冻结了一个对象则不能向这个对象增加新的属性，不能删除已有属性，不能修改该对象已有属性的可枚举性、可配置性、可写性，以及不能修改已有属性的值。此外，冻结一个对象后该对象的原型也不能被修改。freeze() 返回和传入的参数相同的对象。

看代码：

Object.freeze(Object.prototype);Object.prototype.toString = 'evil'consoel.log(Object.prototype.toString)? toString() { [native code] }

比照：

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

• 建立 JSON schema
  在解析客户输入内容是，通过 JSON schema 过滤敏感键名。
• 规避不安全的递归性合并
  这一点相似 lodash 修复手段，完善了合并操作的安全性，对敏感键名跳过解决
• 使用无原型对象
  在创立对象时，不采用字面量方式，而是使用 Object.create(null)：

Object.create()方法创立一个新对象，使用现有的对象来提供新创立的对象的__proto__

Object.create(null) 的返回值不会链接到 Object.prototype：

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

这样一来，无论如何扩充对象，都不会干扰到原型了。

• 采用新的 Map 数据类型，代替 Object 类型

Map 对象保存键/值对，是键/值对的集合。任何值（对象或者者原始值）都可以作为一个键或者一个值。使用 Map 数据结构，不会存在 Object 原型污染状况。

这里总结一下 Map 和 Object 不同点：：

• Object 的键只支持 String 或者者 Symbols 两种类型，Map 的键可以是任意值，包括函数、对象、基本类型
• Map 中的键值是有序的，而 Object 中的键则不是
• 具体 API 上的差异：比方，通过 size 属性直接获取一个 Map 的键值对个数，而 Object 的键值无法获取；再比方迭代一个 Map 和 Object 差异也比较显著
• Map 在频繁增删键值对的场景下会有些性能优势

补充：V8，chromium 的小机灵

同样存在风险的是我们常用的 JSON.parse 方法，但是假如你运行：

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

你会发现返回的结果如图：

复写 Object.prototype 失败了，__proto__ 属性还是我们熟习的那个有安全感的 __proto__ 。这是由于：

V8 ignores keys named proto in JSON.parse

这个相关探讨 Doug Crockford，Brendan Eich，反正 chromium 和 JS 发明人探讨过很屡次。相关 issue 和 PR：

• chromium 探讨
• chromium 探讨

相关 ES 语言设计的探讨：ES 语言设计的探讨：proto-and-json

在上面链接中，你能发现 JavaScript 发明人等一众大佬哦～

总之你可以记住，V8 默认使用 JSON.parse 时候会忽略 __proto__，起因当然是之前分析的安全性了。

总结

通过分析 lodash 的漏洞，以及处理方案，我们理解了原型污染的方方面面。涉及到的知识点包括但不限于：

• Object 原型
• 原型、原型链
• NodeJS 相关问题
• Object.create 方法
• Object.freeze 方法
• Map 数据结构
• 深拷贝
• 以及其余问题

这么来看，全是基础知识。也正是基础，构成了前台知识体系的方方面面。

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