前言

Node.js和npm為前端生態(tài)中提供了統(tǒng)一的開發(fā)語言、強(qiáng)大的包管理和模塊生態(tài)系統(tǒng)、靈活的構(gòu)建工具和任務(wù)自動(dòng)化、以及豐富的前端框架和庫(kù)等等。

可以說，正是因?yàn)閚odejs帶來的這些工具和資源使前端開發(fā)更加高效、便捷，并推動(dòng)了前端技術(shù)的快速發(fā)展。

但是近年來，Node.js 生態(tài)系統(tǒng)中的 npm 軟件包中出現(xiàn)了許多 CVE（"Common Vulnerabilities and Exposures" 常見漏洞和公開漏洞），譬如lodash庫(kù)的CVE漏洞——CVE-2018-16487[2]、express庫(kù)的CVE漏洞——CVE-2018-17346[3]以及jsonwebtoken庫(kù)的CVE漏洞——CVE-2018-12424[4]等等，在這其中有一個(gè)特別危險(xiǎn)且屢禁不止的漏洞就是命令注入(Command Injection)。

作為前端工程師而言，在我們?nèi)粘９ぷ髦?，不僅需要快速交付、優(yōu)化性能相關(guān)，還要時(shí)刻對(duì)項(xiàng)目中所采用的nodejs技術(shù)棧及其安全相關(guān)的因素考慮在內(nèi)。

簡(jiǎn)而言之，關(guān)于安全這根弦兒得時(shí)刻緊繃著！

命令注入[5]是一種攻擊，其目的是通過有漏洞的應(yīng)用程序在主機(jī)操作系統(tǒng)上執(zhí)行任意命令。當(dāng)應(yīng)用程序?qū)⒂脩籼峁┑牟话踩珨?shù)據(jù)（表單、cookie、HTTP 標(biāo)頭等）傳遞給系統(tǒng)shell時(shí)，就有可能發(fā)生命令注入攻擊。在這種攻擊中，攻擊者提供的操作系統(tǒng)命令通常是以受攻擊應(yīng)用程序的權(quán)限執(zhí)行的。命令注入攻擊之所以可能，主要是因?yàn)檩斎胄ｒ?yàn)不足。

這種攻擊與代碼注入不同，代碼注入允許攻擊者添加自己的代碼，然后由應(yīng)用程序執(zhí)行。在命令注入攻擊中，攻擊者擴(kuò)展應(yīng)用程序的默認(rèn)功能，執(zhí)行系統(tǒng)命令，而無需注入代碼。

場(chǎng)景分析

假設(shè)有某程序員a同學(xué)在某個(gè)nodejs項(xiàng)目中寫出了類似的代碼：

const { exec } = require('child_process');

function runCommand(userInput) {
  const command = `ls ${userInput}`; // 將用戶所輸入的內(nèi)容拼接到命令中
  exec(command, (error, stdout, stderr) => {
    if (error) {
      console.error(`執(zhí)行命令時(shí)出錯(cuò)：${error}`);
      return;
    }
    console.log(`命令執(zhí)行結(jié)果：${stdout}`);
  });
}

const userInput = '; rm -rf /'; // 惡意用戶所輸入的內(nèi)容

runCommand(userInput);

我們簡(jiǎn)單分析下以上代碼，這段程序可以將用戶所輸入的內(nèi)容直接拼接到命令行字符串中。如果因?yàn)轫?xiàng)目工期緊張，沒經(jīng)過code review匆忙上線,恰好碰到個(gè)別用戶所輸入的惡意的命令，例如'; rm -rf /'，那么最終執(zhí)行的命令將變?yōu)閘s ; rm -rf /，導(dǎo)致“刪庫(kù)跑路”的危險(xiǎn)操作。

當(dāng)然這只是為了舉例的簡(jiǎn)單例子，實(shí)際項(xiàng)目中，發(fā)生命令注入的原因大多是沒有對(duì)用戶所輸入的內(nèi)容進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)男ｒ?yàn)。

命令注入 - 常見威脅

命令注入是 Node.js 生態(tài)系統(tǒng)中真實(shí)而普遍的威脅。

看似顯而易見的安全風(fēng)險(xiǎn)，如以下代碼所示：

var exec = require('child_process').execSync
var platform = require('os').platform()

module.exports = function(){
  var commands = Array.isArray(arguments[0]) ? arguments[0] : Array.prototype.slice.apply(arguments)
  var command = null
  commands.some(function(c){
    if (isExec(findCommand(c))){
      command = c
      return true
    }
  })
  return command
}

function isExec(command){
  try{
    exec(command, { stdio: 'ignore' })
    return true
  }
  catch (_e){
    return false
  }
}
function findCommand(command){
  if (/^win/.test(platform)){
    return "where " + command
  } else {
    return "command -v " + command
  }
}

上述命令注入漏洞是在 find-exec[6] npm 軟件包中發(fā)現(xiàn)的，該軟件包每周的下載量多達(dá) 2000 多次。雖然數(shù)量不多，但足以讓一些用戶面臨風(fēng)險(xiǎn)。命令注入漏洞的后果可能是毀滅性的，從數(shù)據(jù)泄露到系統(tǒng)完全崩潰不等。

現(xiàn)在我們?cè)倩剡^頭來看，到底什么是命令注入[7]？簡(jiǎn)而言之，命令注入的核心是應(yīng)用程序允許未經(jīng)審核的用戶所輸入的內(nèi)容作為系統(tǒng)命令執(zhí)行。這些命令可操縱底層系統(tǒng)，可能導(dǎo)致未經(jīng)授權(quán)的訪問、數(shù)據(jù)泄露，甚至完全破壞系統(tǒng)。

fs-git

在另外一個(gè)案例中，我們可以看下fs-git npm 軟件包（版本 1.0.1）這個(gè)看似無害的模塊是如何成為一個(gè)嚴(yán)重的安全隱患的：

fs-git 是 Node.js 的一個(gè) npm 包，能夠?yàn)?Git 倉(cāng)庫(kù)提供類似于文件系統(tǒng)的 API，進(jìn)而可以讓開發(fā)人員更直觀、更容易地與 Git 倉(cāng)庫(kù)交互。它擁有相當(dāng)數(shù)量的用戶群體，所以該安全隱患所造成的影響可見一斑。

在1.0.1 版本的 fs-git 模塊中，被發(fā)現(xiàn)了編號(hào)為 CVE-2017-1000451[8]漏洞。該模塊依賴 child_process.exec 函數(shù)來執(zhí)行系統(tǒng)命令。然而，用于構(gòu)建執(zhí)行字符串的 buildCommand函數(shù)缺少嚴(yán)謹(jǐn)?shù)男ｒ?yàn)邏輯，使其容易受到命令注入的攻擊。

以下是fs-git 中存在漏洞的代碼片段：

    showRef()： Promise<RefInfo[]> {
        let command = this._buildCommand("show-ref")；
        return new Promise((resolve: (value: RefInfo[]) => void, reject: (error: any) => void) => {
            child_process.exec(command, { maxBuffer: maxBuffer }, (error, stdout, stderr) => {
                if (error) {
                    reject(error)；
                } else {
                    let list = stdout.toString("utf8").split("\n").filter(line => !!line)；
                    let resultList：RefInfo[] = list.map(str=> {
                        let columns = str.split(" ", 2)；
                        返回 {
                            gitDir: this.path、
                            ref: columns[0]、
                            name: columns[1]
                        };
                    });
                    resolve(resultList)；

最終，代碼還將調(diào)用 _buildCommand 函數(shù)，其中包含字符串連接和用戶提供的數(shù)據(jù)：

    _buildCommand(...args: string[]): string {
        return `git --git-dir=${this.path} ${args.join(" ") }`；

當(dāng)攻擊者篡改傳遞給 fs-git 模塊的數(shù)據(jù)以制作利用命令注入漏洞的惡意代碼時(shí)，攻擊就展開了。通過提供精心制作的輸入，攻擊者能夠向系統(tǒng)注入任意命令。這樣，攻擊者就可以利用運(yùn)行進(jìn)程的權(quán)限執(zhí)行未經(jīng)授權(quán)的命令，從而可能危及主機(jī)系統(tǒng)。

該漏洞影響深遠(yuǎn)。攻擊者可以執(zhí)行任意命令，其中可能包括外泄敏感數(shù)據(jù)、修改文件甚至破壞系統(tǒng)正常運(yùn)行等操作。對(duì)于依賴fs-git的項(xiàng)目和應(yīng)用程序來說，這個(gè)漏洞構(gòu)成了重大的安全風(fēng)險(xiǎn)。

這個(gè)案例充分說明了校驗(yàn)用戶所輸入的內(nèi)容和必要的數(shù)據(jù)清除在防止命令注入漏洞方面的重要性。

所以即使是看似無害的模塊，如果不遵循安全編碼實(shí)踐，也會(huì)帶來嚴(yán)重的安全風(fēng)險(xiǎn)。開發(fā)者在處理用戶所輸入的內(nèi)容的數(shù)據(jù)時(shí)必須十分謹(jǐn)慎。

安全建議

對(duì)于NodeJs項(xiàng)目，我們可以大致從以下幾點(diǎn)入手，從而減少命令注入的風(fēng)險(xiǎn)：

• 使用ORM（對(duì)象關(guān)系映射）庫(kù)：使用ORM庫(kù)可以幫助處理數(shù)據(jù)庫(kù)查詢，避免手動(dòng)拼接SQL語句，從而減少SQL注入的風(fēng)險(xiǎn)。

譬如，筆者就在曾經(jīng)的Egg.js項(xiàng)目中使用過的Sequelize[9] ORM庫(kù)來執(zhí)行安全的數(shù)據(jù)庫(kù)操作。

• 校驗(yàn)嚴(yán)謹(jǐn)

對(duì)用戶所輸入的內(nèi)容進(jìn)行校驗(yàn)和過濾，以防止惡意輸入

• 遵循安全編碼規(guī)范

避免直接拼接用戶所輸入的內(nèi)容到命令字符串、使用安全的文件路徑拼接方法等。確保在代碼中進(jìn)行輸入校驗(yàn)和輸出轉(zhuǎn)義，并注意處理用戶所輸入的內(nèi)容時(shí)的邊界情況。

• NPM Audit & NSP

使用經(jīng)過安全審計(jì)和更新頻繁的第三方庫(kù)，以減少潛在的安全漏洞。另外還可以使用工具如npm Audit[10]或NSP（Node Security Platform）[11]來檢查項(xiàng)目依賴的安全性。

回過頭看

假設(shè)項(xiàng)目中需要使用到exec[12]和spawn[13]方法時(shí)，如果沒有適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)清理和校驗(yàn)，用戶所輸入的內(nèi)容可能被惡意利用，導(dǎo)致命令注入攻擊。

以下是一個(gè)簡(jiǎn)單Demo說明這些類似的場(chǎng)景：

const { exec, spawn } = require('child_process');

// 示例：使用exec執(zhí)行命令
function executeCommandWithExec(userInput) {
  const command = `ls ${userInput}`; // 拼接用戶所輸入的內(nèi)容的命令

  exec(command, (error, stdout, stderr) => {
    if (error) {
      console.error(`執(zhí)行命令出錯(cuò)：${error}`);
      return;
    }
    console.log(`命令執(zhí)行結(jié)果：${stdout}`);
  });
}

// 示例：使用spawn執(zhí)行命令
function executeCommandWithSpawn(userInput) {
  const command = 'ls';
  const args = [userInput]; // 將用戶所輸入的內(nèi)容作為命令行參數(shù)

  const child = spawn(command, args);

  child.stdout.on('data', (data) => {
    console.log(`命令執(zhí)行結(jié)果：${data}`);
  });

  child.stderr.on('data', (data) => {
    console.error(`執(zhí)行命令出錯(cuò)：${data}`);
  });
}

// 測(cè)試示例
const userInput = '; rm -rf /'; // 惡意的用戶所輸入的內(nèi)容，嘗試刪除整個(gè)系統(tǒng)

executeCommandWithExec(userInput);
executeCommandWithSpawn(userInput);

在上面的示例中，executeCommandWithExec和executeCommandWithSpawn函數(shù)接受用戶所輸入的內(nèi)容，并將其用于執(zhí)行l(wèi)s命令。

然而，如果惡意用戶所輸入的內(nèi)容像; rm -rf /這樣的內(nèi)容，它會(huì)將rm -rf /命令添加到ls命令后面，進(jìn)而導(dǎo)致"刪庫(kù)跑路"的悲劇發(fā)生。

為了防止這種攻擊，應(yīng)該對(duì)用戶所輸入的內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)清理和校驗(yàn)。

所以對(duì)于以上代碼，可以使用安全的執(zhí)行方法execFile和spawn，并將用戶所輸入的內(nèi)容作為命令行參數(shù)而不是直接拼接到命令中：

const { execFile, spawn } = require('child_process');

// 示例：使用execFile執(zhí)行命令
function executeCommandWithExecFile(userInput) {
  const command = 'ls';
  const args = [userInput]; // 將用戶所輸入的內(nèi)容作為命令行參數(shù)

  execFile(command, args, (error, stdout, stderr) => {
    if (error) {
      console.error(`執(zhí)行命令出錯(cuò)：${error}`);
      return;
    }
    console.log(`命令執(zhí)行結(jié)果：${stdout}`);
  });
}

// 示例：使用spawn執(zhí)行命令
function executeCommandWithSpawn(userInput) {
  const command = 'ls';
  const args = [userInput]; // 將用戶所輸入的內(nèi)容作為命令行參數(shù)

  const child = spawn(command, args);

  child.stdout.on('data', (data) => {
    console.log(`命令執(zhí)行結(jié)果：${data}`);
  });

  child.stderr.on('data', (data) => {
    console.error(`執(zhí)行命令出錯(cuò)：${data}`);
  });
}

// 測(cè)試示例
const userInput = '; rm -rf /'; // 惡意的用戶所輸入的內(nèi)容，嘗試刪除整個(gè)系統(tǒng)

executeCommandWithExecFile(userInput);
executeCommandWithSpawn(userInput);

在上面的代碼實(shí)現(xiàn)中，executeCommandWithExecFile函數(shù)使用了execFile[14]方法來執(zhí)行命令，而executeCommandWithSpawn函數(shù)保持不變，仍然使用spawn方法執(zhí)行命令。

使用execFile方法可以避免將用戶所輸入的內(nèi)容直接拼接到命令中，這樣可以在一定程度上減少命令注入攻擊的風(fēng)險(xiǎn)。

總結(jié)

記住，無論采用哪種方案，主體思想都應(yīng)該是謹(jǐn)慎處理用戶所輸入的內(nèi)容，并進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)男ｒ?yàn)，以確保代碼的安全性。

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