原型链污染（Prototype Pollution）攻击原理与防御

好的，各位观众老爷们，大家好！我是你们的老朋友，人称“Bug挖掘机”的程序猿老王。今天，咱们不聊996，不谈内卷，来点刺激的——原型链污染（Prototype Pollution）攻击！

这玩意儿，听起来是不是像科幻电影里的病毒入侵？其实，它比电影更真实，也更可怕。别担心，老王今天就给大家好好扒一扒它的底裤，让大家知其然，更知其所以然，最后还能学会如何穿上“防弹衣”，保护我们的代码王国。

准备好了吗？老王要开车了！🚌💨

一、什么是原型链污染？—— 祖坟冒烟式的漏洞！

要理解原型链污染，首先得搞清楚JavaScript的原型链。想象一下，你家有一棵族谱树，你继承了你爸的基因，你爸继承了你爷爷的，以此类推，直到最老的祖宗。

在JavaScript里，每个对象都有一个原型（prototype），这个原型本身也是一个对象，它也有自己的原型，这样就形成了一条链，叫做原型链。当你访问一个对象的属性时，如果这个对象本身没有，JavaScript引擎就会沿着原型链往上找，直到找到为止。

原型链污染，就是恶意修改了Object.prototype，或者其他对象的原型，导致所有基于这个原型创建的对象都受到了影响。 这就好比你家祖坟被人动了手脚，影响了整个家族的运势！😱

举个栗子：

// 正常情况下
let obj = {};
console.log(obj.toString()); // 输出：[object Object]

// 恶意攻击
Object.prototype.isAdmin = true;

let user = {};
console.log(user.isAdmin); // 输出：true  <- 这就出问题了！

看到了吗？我们原本没有给 user 对象定义 isAdmin 属性，但是由于 Object.prototype 被污染了，user 对象也莫名其妙地有了这个属性。这意味着，攻击者可以控制你的应用程序的全局行为，甚至可以执行任意代码。

二、原型链污染的攻击原理—— 兵不血刃的入侵！

原型链污染的攻击原理，说白了，就是利用JavaScript的动态特性，找到可以修改对象属性的地方，然后巧妙地修改原型对象。

最常见的攻击方式是利用一些库或框架提供的深度合并功能。这些功能通常允许你将一个对象的属性合并到另一个对象中，如果处理不当，就可能导致原型链污染。

再举个栗子：

假设我们有一个深度合并的函数：

function deepMerge(target, source) {
  for (let key in source) {
    if (typeof source[key] === 'object' && source[key] !== null) {
      target[key] = target[key] || {};
      deepMerge(target[key], source[key]);
    } else {
      target[key] = source[key];
    }
  }
  return target;
}

如果攻击者构造一个恶意的JSON：

{
  "__proto__": {
    "isAdmin": true
  }
}

然后将这个JSON作为 source 传入 deepMerge 函数：

let obj = {};
deepMerge(obj, JSON.parse('{"__proto__": {"isAdmin": true}}'));

let user = {};
console.log(user.isAdmin); // 输出：true  <- 再次中招！

看到了吗？攻击者通过 __proto__ 这个特殊的属性，成功地修改了 Object.prototype，导致所有对象都被污染了。

这里需要注意：

__proto__ 是一个非标准的属性，但在大多数JavaScript引擎中都支持，它指向对象的原型。
有些库或框架可能会使用其他的属性来表示原型，比如 constructor.prototype。
攻击者可能会使用各种各样的技巧来绕过你的防御，所以你需要时刻保持警惕。

总结一下，原型链污染的攻击流程大致如下：

找到可利用的入口点： 找到应用程序中可以修改对象属性的地方，比如深度合并、反序列化等。
构造恶意的Payload： 构造包含 __proto__ 或其他原型属性的JSON或其他数据。
注入Payload： 将恶意的Payload注入到应用程序中。
利用污染的原型： 利用被污染的原型来执行任意代码或篡改应用程序的行为。

三、原型链污染的危害—— 防不胜防的威胁！

原型链污染的危害是巨大的，它可以导致各种各样的安全问题，包括：

拒绝服务（DoS）： 攻击者可以修改原型，导致应用程序崩溃或变得不可用。
权限提升： 攻击者可以修改原型，获得管理员权限或访问敏感数据。
远程代码执行（RCE）： 攻击者可以修改原型，注入恶意代码并执行。
信息泄露： 攻击者可以修改原型，窃取用户的敏感信息。

举个实际的例子：

假设你有一个Web应用程序，用于管理用户的账户。你使用了一个库来处理用户的输入，这个库有一个漏洞，允许攻击者修改 Object.prototype。

攻击者可以构造一个恶意的请求，将 Object.prototype.isAdmin 设置为 true。这样，所有用户，包括普通用户，都会被认为是管理员。攻击者就可以利用这个漏洞来访问管理员才能访问的资源，甚至可以修改其他用户的账户信息。

更可怕的是：

原型链污染的影响是全局性的，一旦 Object.prototype 被污染，所有的对象都会受到影响。
原型链污染的攻击很难检测，因为攻击者可以巧妙地隐藏他们的Payload。
原型链污染的修复成本很高，因为你需要检查整个代码库，找到所有可能被污染的地方。

四、原型链污染的防御—— 全副武装的抵抗！

既然原型链污染这么可怕，我们该如何防御呢？别慌，老王这就教你几招：

禁用或限制深度合并： 尽量避免使用深度合并功能，如果必须使用，一定要进行严格的输入验证和过滤。可以使用一些安全的深度合并库，比如 lodash.merge，它提供了安全选项来防止原型链污染。

示例：

// 使用 lodash.merge 的安全选项
const _ = require('lodash');
let obj = {};
_.mergeWith(obj, JSON.parse('{"__proto__": {"isAdmin": true}}'), (objValue, srcValue) => {
    if (objValue === undefined) {
        return srcValue;
    }
    return objValue; // 不允许覆盖已存在的属性
});

let user = {};
console.log(user.isAdmin); // 输出：undefined

使用 Object.freeze() 或 Object.seal()： 可以使用 Object.freeze() 或 Object.seal() 来冻结对象，防止它们被修改。

示例：

let obj = { name: '老王' };
Object.freeze(obj);
obj.age = 18; // 严格模式下会报错，非严格模式下无效
console.log(obj.age); // 输出：undefined

使用 Object.create(null) 创建对象： 使用 Object.create(null) 创建的对象没有原型，可以防止原型链污染。

示例：
```
let obj = Object.create(null);
obj.__proto__ = { isAdmin: true }; // 无效
console.log(obj.isAdmin); // 输出：undefined
```

验证和过滤用户输入： 对所有用户输入进行验证和过滤，确保不包含恶意的Payload。可以使用正则表达式或其他方法来检测和移除 __proto__ 或其他原型属性。

示例：

function sanitize(input) {
  let cleanedInput = JSON.stringify(input).replace(/__proto__/g, '');
  return JSON.parse(cleanedInput);
}

let maliciousInput = JSON.parse('{"__proto__": {"isAdmin": true}}');
let sanitizedInput = sanitize(maliciousInput);

let obj = {};
deepMerge(obj, sanitizedInput);

let user = {};
console.log(user.isAdmin); // 输出：undefined

使用ESLint或其他静态代码分析工具： 使用ESLint或其他静态代码分析工具来检测代码中的潜在漏洞，比如不安全的深度合并或原型属性的修改。

示例：

可以配置ESLint规则，禁止使用 __proto__ 属性：
```
// .eslintrc.js
module.exports = {
  rules: {
    'no-proto': 'error'
  }
};
```
使用沙箱环境： 在沙箱环境中运行不受信任的代码，可以防止原型链污染影响到整个应用程序。
保持库和框架更新： 及时更新使用的库和框架，以修复已知的漏洞。
加强安全意识： 提高开发人员的安全意识，让他们了解原型链污染的原理和危害，并学会如何编写安全的代码。

表格总结：

防御措施	描述	优点	缺点
禁用/限制深度合并	避免使用深度合并，或使用安全的深度合并库（如`lodash.merge`）。	简单有效，从源头上减少风险。	可能需要修改现有代码，影响功能实现。
`Object.freeze()`/`Object.seal()`	冻结对象，防止修改。	简单易用，防止对象被篡改。	只能防止对象的直接修改，不能防止原型链污染。
`Object.create(null)`	创建没有原型的对象。	避免原型链污染，提高安全性。	创建的对象没有继承任何属性和方法，可能需要重新实现一些功能。
验证/过滤用户输入	对所有用户输入进行验证和过滤，移除恶意的Payload。	有效防止恶意数据注入，提高安全性。	需要仔细设计验证规则，防止漏掉Payload。
静态代码分析工具	使用ESLint等工具检测代码中的潜在漏洞。	自动化检测，提高代码质量和安全性。	需要配置规则，可能存在误报。
沙箱环境	在沙箱环境中运行不受信任的代码。	完全隔离，防止攻击影响整个应用程序。	实现复杂，性能开销大。
保持更新	及时更新库和框架。	修复已知漏洞，提高安全性。	需要定期检查和更新。
加强安全意识	提高开发人员的安全意识。	从根本上提高代码质量和安全性。	需要长期投入，效果不确定。

五、总结—— 保护你的代码王国！

原型链污染是一种非常危险的攻击方式，它可以导致各种各样的安全问题。但是，只要我们了解它的原理，并采取有效的防御措施，就可以保护我们的代码王国，免受攻击者的侵扰。

记住，安全是一个持续的过程，我们需要时刻保持警惕，不断学习和更新我们的知识，才能应对日益复杂的安全威胁。

最后，老王希望大家都能成为一名安全卫士，守护我们的代码王国！💪

温馨提示：

本文只是对原型链污染攻击的简单介绍，还有很多细节和技巧没有涉及到。
实际的攻击场景可能更加复杂，需要根据具体情况采取相应的防御措施。
安全无小事，我们需要时刻保持警惕，才能保护我们的应用程序的安全。

好了，今天的分享就到这里，感谢大家的观看！如果觉得老王讲得还不错，记得点赞、评论、转发哦！我们下期再见！👋

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