网络安全之原型链污染

一、概念

JavaScript 规定，所有对象都有自己的原型对象（prototype）。一方面，任何一个对象，都可以充当其他对象的原型；另一方面，由于原型对象也是对象，所以它也有自己的原型。因此，就会形成一个“原型链”（prototype chain）：对象到原型，再到原型的原型……

cat.color--->Animal.prototype--->aaa.prototype--->xxx.--->object.protoype--->null

如果一层层地上溯，所有对象的原型最终都可以上溯到`Object.prototype`，即`Object`构造函数的`prototype`属性。也就是说，所有对象都继承了`Object.prototype`的属性。这就是所有对象都有`valueOf`和`toString`方法的原因，因为这是从`Object.prototype`继承的。`Object.prototype`的原型是`null`。`null`没有任何属性和方法，也没有自己的原型。因此，原型链的尽头就是`null`。

二、举例

三、实操了解

在我们了解到了具体的“子类继承父类”的关键点后，我们进行实操看一道题

function P() {

}
var p = new P();

console.info(p.constructor === P)

console.info(p.constructor === P.prototype.constructor)

console.info(p.hasOwnProperty('constructor'))

思路：三小问的具体思路：

console.info(p.constructor === P);: 这行代码比较了对象 p 的构造函数是否等于构造函数 P。由于 p 是通过构造函数 P 创建的，所以 p.constructor 应该指向 P，因此这里的比较结果为 true。
console.info(p.constructor === P.prototype.constructor);: 这行代码比较了对象 p 的构造函数是否等于构造函数 P.prototype.constructor。在这里，P.prototype.constructor 默认指向 P，因为 P.prototype 是从构造函数 P 继承而来的。因此这里的比较结果也为 true。
console.info(p.hasOwnProperty('constructor'));: 这行代码检查对象 p 是否直接拥有自己的属性 'constructor'。然而，'constructor' 实际上是从 P.prototype 继承而来的，因为 p 是通过 new P() 创建的，它的原型是 P.prototype。因此，这里的比较结果为 false。
总结：代码展示了对象 p 与构造函数 P 及其原型之间的关系。对象 p 是通过构造函数 P 创建的，它的原型指向了 P.prototype。这些比较和检查操作说明了原型链在 JavaScript 中的工作方式。

总结

从以上的简单抛出和讲解我们不难看出原型链污染玩的就是两个重要的概念1.原型继承2.属性查找机制，让我们维持着这两个理念看看题型，在题型中理解原型链污染

原型继承： JavaScript中的对象可以通过原型继承从其他对象继承属性和方法。每个对象都有一个指向其原型的链接，通过这个链接可以访问原型对象的属性和方法。
属性查找机制： 当访问一个对象的属性或方法时，JavaScript引擎会首先在对象本身查找，如果找不到，它会沿着原型链向上查找，直到找到属性或方法或者到达原型链的末端。

四、抛出原题，历年原题复现

第一题：

const express = require('express')
var hbs = require('hbs');
var bodyParser = require('body-parser');
const md5 = require('md5');
var morganBody = require('morgan-body');
const app = express();
var user = []; //empty for now

var matrix = [];
for (var i = 0; i < 3; i++){
    matrix[i] = [null , null, null];
}

function draw(mat) {
    var count = 0;
    for (var i = 0; i < 3; i++){
        for (var j = 0; j < 3; j++){
            if (matrix[i][j] !== null){
                count += 1;
            }
        }
    }
    return count === 9;
}

app.use(express.static('public'));
app.use(bodyParser.json());
app.set('view engine', 'html');
morganBody(app);
app.engine('html', require('hbs').__express);

app.get('/', (req, res) => {

    for (var i = 0; i < 3; i++){
        matrix[i] = [null , null, null];

    }
    res.render('index');
})


app.get('/admin', (req, res) => { 
    /*this is under development I guess ??*/
    console.log(user.admintoken);
    if(user.admintoken && req.query.querytoken && md5(user.admintoken) === req.query.querytoken){
        res.send('Hey admin your flag is <b>flag{prototype_pollution_is_very_dangerous}</b>');
    } 
    else {
        res.status(403).send('Forbidden');
    }    
}
)


app.post('/api', (req, res) => {
    var client = req.body;
    var winner = null;

    if (client.row > 3 || client.col > 3){
        client.row %= 3;
        client.col %= 3;
    }
    matrix[client.row][client.col] = client.data;
    for(var i = 0; i < 3; i++){
        if (matrix[i][0] === matrix[i][1] && matrix[i][1] === matrix[i][2] ){
            if (matrix[i][0] === 'X') {
                winner = 1;
            }
            else if(matrix[i][0] === 'O') {
                winner = 2;
            }
        }
        if (matrix[0][i] === matrix[1][i] && matrix[1][i] === matrix[2][i]){
            if (matrix[0][i] === 'X') {
                winner = 1;
            }
            else if(matrix[0][i] === 'O') {
                winner = 2;
            }
        }
    }

    if (matrix[0][0] === matrix[1][1] && matrix[1][1] === matrix[2][2] && matrix[0][0] === 'X'){
        winner = 1;
    }
    if (matrix[0][0] === matrix[1][1] && matrix[1][1] === matrix[2][2] && matrix[0][0] === 'O'){
        winner = 2;
    } 

    if (matrix[0][2] === matrix[1][1] && matrix[1][1] === matrix[2][0] && matrix[2][0] === 'X'){
        winner = 1;
    }
    if (matrix[0][2] === matrix[1][1] && matrix[1][1] === matrix[2][0] && matrix[2][0] === 'O'){
        winner = 2;
    }

    if (draw(matrix) && winner === null){
        res.send(JSON.stringify({winner: 0}))
    }
    else if (winner !== null) {
        res.send(JSON.stringify({winner: winner}))
    }
    else {
        res.send(JSON.stringify({winner: -1}))
    }

})
app.listen(3000, () => {
    console.log('app listening on port 3000!')
})

五、分析与原理

取flag的条件是传入的querytoken要和user数组本身的admintoken的MD5值相等，且二者都要存在。由代码可知，全文没有对user.admintokn 进行赋值，所以理论上这个值时不存在的，但是下面有一句赋值语句：

结果：

第二题：

'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);
}

// Constants
const PORT = 8080;
const HOST = '0.0.0.0';
const admin = {};

// App
const 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));  {"__proto__": {"admin":1}}
    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}`);

八、分析与原理

分析：小例题：obj[a][b] = value。如果攻击者可以控制a和value,则可以将a的值设置为__proto__，并且将使用值value为应用程序的所有现有对象定义属性b

分析整个代码：首先定义一个函数merge,关于合并两个对象的设计是非常不安全的。由于执行merge()的库的最新版本已经打了补丁，这道题目使用了旧方法合并对象，从而易受到攻击。
在上面的代码中，我们可以快速注意到的一点是将2 个“admins”定义为const admin和var admin。理想情况下，js中不允许将const变量再次定义为var，所以在题目中有一个需要我们搞懂的点便是，其中一个是正常的a，而另一个是其他的a(同形异义字)。

原理：对象递归合并、按路径定义属性、对象克隆

九、具体操作，payload与结果

从源代码入手：
Merge()函数是以一种可能发生原型污染的方式编写的。这是问题分析的关键。
易受攻击的函数是在通过clone(body)访问/signup时被调用的，因此我们可以在注册时发送JSON有效负载，这样就可以添加admin属性并立即调用/getFlag来获取Flag。
如前所述，我们可以使用__proto__(points to constructor.prototype)来创建值为1的admin属性。
执行相同操作的最简单的payload：