前端開發中的字符編碼詳解

前端開發過程中會接觸各種各樣的編碼,比較常見的主要是UTF-8和HTML實體編碼,但是web前端的世界卻不止這兩種編碼,而且編碼的選擇也會造成一定的問題,如前後端開發過程中不同編碼的兼容、多字節編碼可能會造成的XSS漏洞等。因此,本文旨在更好的全面瞭解涉及前端開發領域的字符編碼,避免可能出現的交互和開發中的忽視的漏洞。

這裏寫圖片描述

URL編碼

  我曾經在URL編碼解碼和base64一文中講述了URL編碼中的三組函數,並對比了這三組函數與base64編碼的關係,在此簡要說明一下。
escape/unescape函數針對寬字符做unicode編碼,並針對碼值做十六進制編碼,所以使用escape針對漢字編碼會得到形如”\uxxxx”的結果;encodeURI/decodeURI,encodeURIComponent/decodeURIComponent函數針對寬字節編碼卻不同於escape,首先針對寬字節字符進行UTF-8編碼,然後針對編碼後的結果進行“%”替換,得到結果。以上所述都是針對寬字節字符而言,對於編碼靠前的ASCII字符而言,上述三組函數的安全字符的範圍也有所不同,具體可在上文中瞭解。

base64編碼

  base64編碼在前端通常用於圖片和icon的編碼,它將每3個8位字節爲一組,分成4組6位字節,並且每個字節的高位補零,形成4個8位的字節,由此可看出base64編碼是可逆推的。在大多數瀏覽器中,提供了ASCII字符的base64編碼函數,即window.btoa()。該函數無法針對寬字節進行base64編碼,若針對中文編碼,則需現轉換位UTF-8編碼,然後進行base64編碼。

 function unicodeToBase64(s){
     return window.btoa(unescape(encodeURIComponent(s))) 
 }

  通過encodeURIComponent對寬字節字符編碼,是“%xx”形式的編碼,與UTF8編碼的區別僅在於前綴(這是由規範RFC3986決定的,將非ASC字符進行某種形式編碼,並轉換爲16進制,並在字節前加上“%”)。因此通過unescape(encodeURIComponent(s))可以轉化爲UTF8字節。當然,也可自己寫一個轉換函數,按照一定規則便行爲UTF-8編碼的字節,如下例:

unescape(encodeURIComponent("中國"))   // 結果:"中国"
encodeURIComponent("中國")             // 結果:"%E4%B8%AD%E5%9B%BD"
console.log("\u00E4\u00B8\u00AD\u00E5\u009B\u00BD") // 結果: "中国"

通過簡單的replace函數,就可以完成URL編碼到UTF8編碼的轉換,進而完成寬字節字符到base64編碼的轉換。有了這個函數,我們手動生成一些data URI形式的內容,只需制定MIME類型和編碼方式,就可以實現文本的轉換,如以下代碼:

<a href="data:text/html;charset=utf-8;base64,PHNjcmlwdD5hbGVydCgxMik8L3NjcmlwdD4=" >abc</a>
// 未編碼前:<a href="javascript: alert(1)">test</a>

前端UTF8編碼與後端GBK編碼的兼容

  目前前端大都採用UTF8進行編碼,不管是html、js抑或是css,而後端則由於歷史原因大都採用GBK或GB2312進行解碼,因此前端通過parameter傳遞的URL編碼的字符串就不可能直接在後臺進行解碼,爲了更好的兼容性,前端可進行兩次URL編碼,即encodeURIComponent(encodeURIComponent(“中國”)),這樣後端接收到參數後,先使用GBK或GB2312解碼,得到了UTF8編碼後再使用UTF8解碼即可。兩次編碼主要是利用“ASC字符使用GBK或GB2312編碼不變”的特點完成,富有技巧。

HTML實體編碼與進制編碼

  實體編碼針對HTML的預留字符而言,如“<>”等。實體編碼有兩種形式&實體名;或&entity_number;,由於瀏覽器對&實體名;的兼容性有差別,因此最好採用實體號的形式編碼。

  進制編碼,顧名思義將ASC字符對應的碼值按照十六進制或十進制編碼,並轉化爲&#x;(16進制)或&#D;(10進制)形式。

  單單針對實體編碼而言並沒有什麼特殊強調的點,之所以把它單獨列爲一個章節,意在強調這兩種編碼與js代碼的作用域的關係。

1、<div onclick="document.write('<img src=1 onerror=alert(23)>')">cccc</div> 

2、<div onclick="document.write('&lt;img src=1 onerror=alert(23)&gt;')">cccc</div>

3、&#x3c;&#x69;&#x6d;&#x67;&#x20;&#x73;&#x72;&#x63;&#x3d;&#x31;&#x20;&#x6f;&#x6e;&#x65;&#x72;&#x72;&#x6f;&#x72;&#x3d;&#x61;&#x6c;&#x65;&#x72;&#x74;&#x28;&#x32;&#x33;&#x29;&#x3e;

4、<img src=1 onerror=&#x61;&#x6c;&#x65;&#x72;&#x74;&#x28;&#x32;&#x33;&#x29;>

    <script>
5、document.write('&lt;img src=1 onerror=alert(23)&gt;');

6、document.write('<img src=1 onerror=&#x61;&#x6c;&#x65;&#x72;&#x74;&#x28;&#x33;&#x29;>');

7、document.write('&#x3c;&#x69;&#x6d;&#x67;&#x20;&#x73;&#x72;&#x63;&#x3d;&#x31;&#x20;&#x6f;&#x6e;&#x65;&#x72;&#x72;&#x6f;&#x72;&#x3d;&#x61;&#x6c;&#x65;&#x72;&#x74;&#x28;&#x32;&#x33;&#x29;&#x3e;')

8、document.write('\u003c\u0069\u006d\u0067\u0020\u0073\u0072\u0063\u003d\u0031\u0020\u006f\u006e\u0065\u0072\u0072\u006f\u0072\u003d\u0061\u006c\u0065\u0072\u0074\u0028\u0032\u0033\u0029\u003e')
    </script>

 代碼中列舉了8個例子,第一個在事件處理函數onclick中輸出HTML片段;第二個則輸出經實體編碼後的HTML片段;第三個則是直接針對<img src=1 onerror=alert(23)>做16進制編碼;第四個則是針對onerror事件處理函數做16進制編碼;第五個則是在腳本中輸出實體編碼的字符;第六個針對事件處理函數做16進制編碼;第七個則針對所有的字符做16進制編碼;第八個則是在script中直接輸出<img src=1 onerror=alert(23)>的unicode編碼。

  對比結果,前兩個例子在點擊後都會彈出alert;第三個例子則在頁面中顯示文本<img src=1 onerror=alert(23)>;第四個例子則會在頁面加載初期彈出alert;第五、七會輸出字符串;第六、八則會在第四個例子中的alert之後也彈出alert。現在分析這些結果,通過第一二個例子可知道,HTML標籤中(除script標籤)的內聯js代碼可以進行HTML實體編碼,這是非常重要的一點,我們可以更爲明確的進行驗證:

<div onclick="alert('&lt;img src=1 onerror=alert(23)&gt;')">cccc</div>

輸出的結果自然是<img src=1 onerror=alert(23)>,這的確論證了我們上文提到的這一點;第三個例子說明了HTML解析器在進行詞法分析前,首先進行解碼,十六進制和十進制皆可,因此,結果自然輸出形如<img src=1 onerror=alert(23)>的字符串;第四個例子則緊接着論證了內聯在HTML的並採用十六進制編碼的js代碼同樣會被正確解析並執行,這說明了進制編碼同樣可被HTML解析器解析;第五、七個例子說明在js中同樣可以使用實體編碼和進制編碼,解析的結果會渲染在頁面上;第六個例子則論證了上一觀點,只針對事件處理函數做進制編碼,執行後頁面彈出alert;第八個例子則是在js中執行unicode編碼的字符串,正常alert。

 由此可見,js代碼內聯在HTML的非script標籤內,則會遵守HTML編碼規範:進制編碼和實體編碼;而在js代碼(script標籤內以及js文件內)中,則遵從js編碼:1,unicode形式編碼(\uxxxx)2,普通的16進制編碼(\xH),這可通過第八個例子得到證明。之所以在本節提到這麼多編碼特點,主要提醒大家在預防XSS時需要注意的幾點:

  • 檢測用戶輸入時,不僅僅需要防範類似“<>”這樣的字符,通過unicode編碼或進制編碼仍有可能注入代碼
  • 需要針對特定的關鍵字做過濾,如“evalwriteprototype
  • 儘可能禁止內聯事件處理函數的使用
  • js過濾“src/href/action”屬性,如“javascript:”,”data:”

JS編碼

  其實在上節中已提到了js編碼,即js可執行unicode編碼和十六(八)進制編碼後的字符串,但是不支持十進制編碼的字串。具體操作可通過常用的幾個函數來實現,如“evalwritesetTimeoutFunction”執行編碼後的字符串;同樣,對於十進制編碼的字串,通過結合String.fromCharCodeeval同樣可以執行。

  在此附上筆者實現的字符轉換,更爲靈活的實現各種自定義形式的字串編碼:

 var Code = {};
        /**
         *
         * @param str 待編碼字串
         * @param jinzhi 進制編碼
         * @param prefix 前綴
         * @param postfix 後綴
         * @param count 總共編碼的位數,默認爲4
         * @returns {string}
         */
        Code.encode = function({str = '',jinzhi = '16',prefix = '\\u',postfix = ';',count = '4'} = {}){
            var ret = '';
            var addZero,tmp;
            for(let i=0;i<str.length;i++){
                tmp = str.charCodeAt(i).toString(jinzhi);
                addZero = count - tmp.length + 1;
                ret += prefix + new Array(addZero).join('0') + tmp + postfix;
            }
            return ret;
        };
        Code.decode = function({str = '',jinzhi = '16',prefix = '\\u',postfix = ';'} = {}){
            var ret = '';
            var splits = str.split(';');
            for(let i=0;i<splits.length;i++){
                let tmp = splits[i].replace(prefix,'');
                ret += String.fromCharCode(parseInt(tmp,jinzhi));
            }
            return ret;
        };

        console.log(Code.encode({str: '<img src=@ onerror=alert(123) />'}));
        console.log(Code.decode({str: Code.encode({str: '<img src=@ onerror=alert(123) />'})}))

 另外,對於js輸出點的過濾其實並不僅限於上文提到的如evalsetTimeoutFunction等幾個,由於JS語法比較靈活相對“漏洞”較多,可使用的“線索”也越豐富,如前段時間在Stackoverflow上發現的一個問題,即

(0)['constructor']['constructor']('return "abc;"')()

同樣可以執行JS代碼,確實挺有特點的,具體爲什麼上述形式可以執行代碼,請讀者自己仔細品味。

查看原文:http://www.ibloger.net/article/386.html

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