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【最佳实践系列】PHP 安全三板斧:过滤、验证和转义之转义篇 & Blade模板引擎避免XSS攻击原理探究

程序员文章站 2022-06-01 21:33:22
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PHP 转义 实现

把输出渲染成网页或API响应时,一定要转义输出,这也是一种防护措施,能避免渲染恶意代码,造成XSS攻击,还能防止应用的用户无意中执行恶意代码。

我们可以使用前面提到的 htmlentities 函数转移输出,该函数的第二个参数一定要使用 ENT_QUOTES ,让这个函数转义单引号和双引号,而且,还要在第三个参数中指定合适的字符编码(通常是UTF-8),下面的例子演示了如何在渲染前转义HTML输出:

';echo htmlentities($output, ENT_QUOTES, ‘UTF-8');

如果不转义直接输出,会弹出提示框:

转义之后输出变成:

现代PHP支持许多模板引擎,这些模板引擎在底层已经为了做好了转义处理,比如现在流行的 twig/twig 和 smarty/smarty 都会自动转义输出。这种默认处理方式很赞,为PHP Web应用提供了有力的安全保障。

Blade 模板引擎避免XSS攻击原理

Laravel使用的模板引擎是Blade,关于Blade的使用可以参考其官方文档,这里我们简单探讨下Laravel底层如何对输出进行转义处理。

一般我们在Laravel中返回视图内容会这么做:

return view(’test’, [‘data’=>$data]);

这是一个很简单的例子,意味着我们会在 resources/views 目录下找到 test.blade.php 视图文件,然后将 $data 变量传入其中,并将最终渲染结果作为响应的内容返回给用户。那么这一过程经历了哪些底层源码的处理,如果 $data 变量中包含脚本代码(如JavaScript脚本),又该怎么去处理呢?接下来我们让来一窥究竟。

首先我们从辅助函数 view 入手,当然这里我们也可以使用 View:make ,但是简单起见,我们一般用 view 函数,该函数定义在 Illuminate\Foundation\helpers.php 文件中:

function view($view = null, $data = [], $mergeData = []){    $factory = app(ViewFactory::class);    if (func_num_args() === 0) {        return $factory;    }    return $factory->make($view, $data, $mergeData);}

该函数中的逻辑是从容器中取出视图工厂接口 ViewFactory 对应的实例 $factory (该绑定关系在 Illuminate\View\ViewServiceProvider 的 register 方法中注册,此外这里还注册了模板引擎解析器 EngineResolver ,包括 PhpEngine 和载入 BladeCompiler 的 CompilerEngine ,以及视图文件查找器 FileViewFinder ,一句话,这里注册了视图解析所需的所有服务),如果传入了参数,则调用 $factory 上的 make 方法:

public function make($view, $data = [], $mergeData = []){    if (isset($this->aliases[$view])) {        $view = $this->aliases[$view];    }    $view = $this->normalizeName($view);    $path = $this->finder->find($view);    $data = array_merge($mergeData, $this->parseData($data));    $this->callCreator($view = new View($this, $this->getEngineFromPath($path), $view, $path, $data));    return $view;}

这个方法位于 Illuminate\View\Factory ,这里所做的事情是获取视图文件的完整路径,合并传入变量, $this->getEngineFromPath 会通过视图文件后缀获取相应的模板引擎,比如我们使用 .blade.php 结尾的视图文件则获得到的是 CompilerEngine (即Blade模板引擎),否则将获取到 PhpEngine ,然后我们根据相应参数实例化View( Illuminate\View\View )对象并返回。需要注意的是 View 类中重写了 __toString 方法:

public function __toString(){    return $this->render();}

所以当我们打印 $view 实例的时候,实际上会调用 View 类的 render 方法,所以下一步我们理所应当研究 render 方法做了些什么:

public function render(callable $callback = null){    try {        $contents = $this->renderContents();        $response = isset($callback) ? call_user_func($callback, $this, $contents) : null;        // Once we have the contents of the view, we will flush the sections if we are        // done rendering all views so that there is nothing left hanging over when        // another view gets rendered in the future by the application developer.        $this->factory->flushSectionsIfDoneRendering();        return ! is_null($response) ? $response : $contents;    } catch (Exception $e) {        $this->factory->flushSections();        throw $e;    } catch (Throwable $e) {        $this->factory->flushSections();         throw $e;    }}

这里重点是 $this->renderContents() 方法,我们继续深入研究 View 类中的 renderContents 方法:

protected function renderContents(){    // We will keep track of the amount of views being rendered so we can flush    // the section after the complete rendering operation is done. This will    // clear out the sections for any separate views that may be rendered.    $this->factory->incrementRender();    $this->factory->callComposer($this);    $contents = $this->getContents();    // Once we've finished rendering the view, we'll decrement the render count    // so that each sections get flushed out next time a view is created and    // no old sections are staying around in the memory of an environment.    $this->factory->decrementRender();    return $contents;}

我们重点关注 $this->getContents() 这里,进入 getContents 方法:

protected function getContents(){    return $this->engine->get($this->path, $this->gatherData());}

我们在前面已经提到,这里的 $this->engine 对应CompilerEngine( Illuminate\View\Engines\CompilerEngine ),所以我们进入 CompilerEngine 的 get 方法:

public function get($path, array $data = []){    $this->lastCompiled[] = $path;    // If this given view has expired, which means it has simply been edited since    // it was last compiled, we will re-compile the views so we can evaluate a    // fresh copy of the view. We'll pass the compiler the path of the view.    if ($this->compiler->isExpired($path)) {        $this->compiler->compile($path);    }    $compiled = $this->compiler->getCompiledPath($path);    // Once we have the path to the compiled file, we will evaluate the paths with    // typical PHP just like any other templates. We also keep a stack of views    // which have been rendered for right exception messages to be generated.    $results = $this->evaluatePath($compiled, $data);    array_pop($this->lastCompiled);    return $results;}

同样我们在之前提到, CompilerEngine 使用的 compiler 是 BladeCompiler ,所以 $this->compiler 也就是Blade编译器,我们先看 $this->compiler->compile($path); 这一行(首次运行或者编译好的视图模板已过期会进这里),进入 BladeCompiler 的 compile 方法:

public function compile($path = null){    if ($path) {        $this->setPath($path);    }    if (! is_null($this->cachePath)) {        $contents = $this->compileString($this->files->get($this->getPath()));        $this->files->put($this->getCompiledPath($this->getPath()), $contents);    }}

这里我们做的事情是先编译视图文件内容,然后将编译好的内容存放到视图编译路径( storage\framework\views )下对应的文件(一次编译,多次运行,以提高性能),这里我们重点关注的是 $this->compileString 方法,该方法中使用了 token_get_all 函数将视图文件代码分割成多个片段,如果片段是数组的话则循环调用 $this->parseToken 方法:

protected function parseToken($token){    list($id, $content) = $token;    if ($id == T_INLINE_HTML) {        foreach ($this->compilers as $type) {            $content = $this->{"compile{$type}"}($content);        }    }    return $content;}

来到这里,我们已经很接近真相了,针对HTML代码(含Blade指令代码),循环调用 compileExtensions 、 compileStatements 、 compileComments 和 compileEchos 方法,我们重点关注输出方法 compileEchos ,Blade引擎默认提供了 compileRawEchos 、 compileEscapedEchos 和 compileRegularEchos 三种输出方法,对应的指令分别是 {!! !!} 、 {{{ }}} 和 {{ }} ,顾名思义, compileRawEchos 对应的是原生输出:

protected function compileRawEchos($value){    $pattern = sprintf('/(@)?%s\s*(.+?)\s*%s(\r?\n)?/s', $this->rawTags[0], $this->rawTags[1]);    $callback = function ($matches) {        $whitespace = empty($matches[3]) ? '' : $matches[3].$matches[3];        return $matches[1] ? substr($matches[0], 1) : 'compileEchoDefaults($matches[2]).'; ?>'.$whitespace;    };    return preg_replace_callback($pattern, $callback, $value);}

即Blade视图中以 {!! !!} 包裹的变量会原生输出HTML,如果要显示图片、链接,推荐这种方式。

{{{}}} 对应的 CompileEscapedEchos ,这个在Laravel 4.2及以前版本中用于转义,现在已经替换成了 {{}} ,即调用 compileRegularEchos 方法:

protected function compileRegularEchos($value){    $pattern = sprintf('/(@)?%s\s*(.+?)\s*%s(\r?\n)?/s', $this->contentTags[0], $this->contentTags[1]);    $callback = function ($matches) {        $whitespace = empty($matches[3]) ? '' : $matches[3].$matches[3];        $wrapped = sprintf($this->echoFormat, $this->compileEchoDefaults($matches[2]));        return $matches[1] ? substr($matches[0], 1) : ''.$whitespace;    };    return preg_replace_callback($pattern, $callback, $value);}

其中 $this->echoFormat 对应 e(%s) ,无独有偶, compileEscapedEchos 中也用到这个方法:

protected function compileEscapedEchos($value){    $pattern = sprintf('/(@)?%s\s*(.+?)\s*%s(\r?\n)?/s', $this->escapedTags[0], $this->escapedTags[1]);    $callback = function ($matches) {        $whitespace = empty($matches[3]) ? '' : $matches[3].$matches[3];        return $matches[1] ? $matches[0] : 'compileEchoDefaults($matches[2]).'); ?>'.$whitespace;    };    return preg_replace_callback($pattern, $callback, $value);}

辅助函数 e() 定义在 Illuminate\Support\helpers.php 中:

function e($value){    if ($value instanceof Htmlable) {        return $value->toHtml();    }    return htmlentities($value, ENT_QUOTES, 'UTF-8', false);}

其作用就是对输入的值进行转义。

经过这样的转义,视图中的 {{ $data }} 或被编译成 ,最终如何将 $data 传入视图输出,我们再回到 CompilerEngine 的 get 方法,看这一段:

$results = $this->evaluatePath($compiled, $data);

evaluatePath 中传入了编译后的视图文件路径和传入的变量 $data ,该方法定义如下:

protected function evaluatePath($__path, $__data){   $obLevel = ob_get_level();ob_start();    extract($__data, EXTR_SKIP);    // We'll evaluate the contents of the view inside a try/catch block so we can    // flush out any stray output that might get out before an error occurs or    // an exception is thrown. This prevents any partial views from leaking.    try {        include $__path;    } catch (Exception $e) {        $this->handleViewException($e, $obLevel);    } catch (Throwable $e) {        $this->handleViewException(new FatalThrowableError($e), $obLevel);    }    return ltrim(ob_get_clean());}

这里面调用了PHP系统函数 extract 将传入变量从数组中导入当前符号表(通过 include $__path 引入),其作用也就是将编译后视图文件中的变量悉数替换成传入的变量值(通过键名映射)。

好了,这就是Blade视图模板从渲染到输出的基本过程,可以看到我们通过 {{}} 来转义输出,从而达到避免XSS攻击的目的。