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nodejs(原型链污染)深入

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本来想将p神的JavaScript污染链文章并在我写的基础浅入里，但是感觉还是得分开学习记录，p神干货还得和我水的文章分开，浅入就讲概念理解学习吧，深入就涉及深入认识污染了

prototype和__proto__分别是什么

这里引用p神的文章，加上部分自己的理解

https://www.leavesongs.com/PENETRATION/javascript-prototype-pollution-attack.html#0x02-javascript

理解

在JavaScript中，我们如果要定义一个类，需要以定义“构造函数”的方式定义:

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function Foo() {
    this.bar = 1
}

new Foo()

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其中Foo函数就是Foo类的构造函数，其中的this.bar是Foo类中的一个属性。

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也就是说利用function定义类的同时，构造函数也被定义好了

在ES6中引入了class的概念，两者是有区别，但是不是很大

class本质还是基于原型prototype的实现方式进一步的封装，class本质还是函数function

但是使用class定义类比function使得代码更加直观，也更加灵活，因为class定义类时，可以直接使用constructor()方法来定义构造函数，并且可以使用关键字extends来继承父类

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class Foo {
    constructor() {
        this.bar = 1
    }
}

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可以看到用class定义类的时候，构造函数也是被定义好了

并且function和class两者的构造函数的名字也是一样的

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在一个类必然有一些方法，类似属性this.bar，我们也可以将方法定义在构造函数的内部

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function Foo() {
    this.bar = 1
    this.show = function() {
        console.log(this.bar)
    }
}

(new Foo()).show()

代码中我们可以看到，show的定义利用了function，但是并没有被定义为show类，也就是说这个show方法并不是和上面一样是所谓show类的构造函数，而是Foo类中Foo这个构造函数的一个方法

如下图结果可以理解，在新建实例化Foo对象，执行构造函数时，show方法也会被执行可知，show只是构造函数中的一个方法，是绑定在对象中的吗，而不是绑定在类

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但由此出现了一个新问题，那如果每次新建一个实例化对象就执行一次show方法，有时在实际生产中并不需要，可能大多数时候只想在创建类后执行一次即可

那肯定就不能把show方法再写到function Foo{}中去了，

这里就需要使用原型prototype

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function Foo() {
    this.bar = 1
}

Foo.prototype.show = function show() {
    console.log(this.bar)
}

let foo = new Foo()
foo.show()

这段代码其实也好理解，我们将show方法单独提出来当作一个函数，并加到Foo的原型当作一个单独的函数，prototype可以当作Foo类自带的一个属性，所有的创建的Foo对象都将拥有Foo类中所有内容，包括变量和方法。

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可以看到和在构造函数中定义show不同的是，show作为和构造函数一样的显示在原型内容中，属于是新创建的Foo类对象可以利用的一部分。

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这里将Foo类实例化后给foo，foo也完全可以直接调用show函数的内容，foo自身创建开始就具有Foo中的所有变量方法可以调用。

关键点

我们可以通过Foo.prototype来访问Foo类的原型，但是Foo类实例化出来的对象，如上的foo，是不能直接调用prototype进行访问原型的

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所以这里就需要提到__proto__，类实例化后的对象可以通过__proto__来直接访问类的原型。

也就是

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foo.__proto__ == Foo.prototype

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进一步思考，也就是实例化后的对象【[比如foo]可以像上面例子一样，通过__proto__访问原型定义一个新的函数，如下例子，利用foo.__proto__定义了一个新函数hacker

并且能成功调用执行，打印’i get shell‘

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foo.__proto__.hacker = function hacker() {
    console.log("i get shell")
}

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总结

  1. prototype是一个类的属性，所有类对象在实例化的时候将会拥有prototype中的属性和方法
  2. 一个对象的__proto__属性，指向这个对象所在的类的prototype属性

JavaScript原型链继承

继承在java中很常见，在JavaScript中作用也差不多，只不过概念被替换成原型了

所有类对象在实例化的时候将会拥有prototype中的属性和方法，这个特性被用来实现JavaScript中的继承机制。

比如，

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function Father() {
    this.first_name = 'Donald'
    this.last_name = 'Trump'
}

function Son() {
    this.first_name = 'Melania'
}
Son.prototype = new Father()

let son = new Son()
console.log(`Name: ${son.first_name} ${son.last_name}`)

这里的，

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Son.prototype = new Father()

可以理解为Son的原型为实例化的Father类，Son类就会继承Father类得得last_name属性，但是继承不会覆盖自己原有的属性，所以first_name还是Son类自己的

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然后再将Son实例化给son，那么son就具有Son类和Father类的所有属性

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let son = new Son()

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可以在这里的层次就可以看出，son的first_name是以Son类为主的，而由于自身没有last_name，就会从自己原型Father类继承last_name然后获取值

于是当打印时，最后输出的是Name: Melania Trump。

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console.log(`Name: ${son.first_name} ${son.last_name}`)

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总结

以上述的Son类和Father类为例，我们可以看到son的层次中，是有两个Prototype，这就是原型链的最简单的格式。最后一个Object就是null，他在原型Father类的后面，这也是原型链默认的最后一个原型。

我们可以考虑一个问题，当我在打印${son.last_name}，如果在Father类中也没有这个属性会怎么样呢，那son就会不断的顺着原型链一直找下去，直到null

就会执行，

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son.__proto__.__proto__.__proto__.__proto__

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JavaScript这种查找机制，被用在面向对象的继承中，被称作prototype继承链。

以上是最基础的JavaScript面向对象编程，我们并不深入研究更细节的内容，只要牢记下面几点即可：

  1. 每个构造函数都有一个原型对象
  2. 对象的__proto__属性，指向类的原型对象prototype
  3. JavaScript使用prototype链实现继承

原型链污染是什么

在最开始写过foo.__proto__指向Foo类的prototype，我们也试过通过foo.__proto__新增一个新函数，也可以加到原型中去，并且可以成功调用与构造函数同一层次，那么如果修改foo.__proto__中的一些值，同理也可以修改Foo类中的一些东西

我们简单试一下，

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// foo是一个简单的JavaScript对象
let foo = {bar: 1}

// foo.bar 此时为1
console.log(foo.bar)

// 修改foo的原型（即Object）
foo.__proto__.bar = 2

// 由于查找顺序的原因，foo.bar仍然是1
console.log(foo.bar)

// 此时再用Object创建一个空的zoo对象
let zoo = {}

// 查看zoo.bar
console.log(zoo.bar)

首先我们先构造一个简单对象foo，

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let foo = {bar: 1}

由于foo并不是某个具体类的实例，但是所有对象都有一个实例存在，那就Object类

然后我们先看看，

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console.log(foo.bar)

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同样可以看到foo确实存在一个原型，并且为Object。

那么如果我们通过foo.__proto__修改原型中的某些值呢？

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foo.__proto__.bar = 2

这里我们通过foo.__proto__将bar值修改为2，

然后打印看看，

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突然发现，打印的结果是1，而不是我们刚才修改的结果2

这是为什么呢？

我们再次看看foo就知道了

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我们可以看到，bar: 1是foo自身的属性，而原型Object中的bar: 2，层次要低于foo自身的属性，所以相同的属性，还是以自身优先，不存在或者不完善，才从原型中继承，这和上面讲的Son类和Father类是一样的。

所以这里打印结果还是1，就是这个原因。

但是，如果我们再新建一个对象，让它和foo一样，原型也是只有Object，但是没有bar属性，再次打印会怎么样呢

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let zoo = {}
console.log(zoo.bar)

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可以看到打印结果为2，因为这里zoo对象没有bar属性，所以这里zoo就直接继承Object中bar属性，而Object本身并没有bar属性，是foo通过foo.__proto__来新增的一个属性，却能达到影响zoo对象的作用。

那么，这种在一个应用中，攻击者控制并修改了一个对象的原型，那么将可能影响所有和这个对象来自同一个类。父祖类的对象。这种攻击方式就是原型链攻击

哪些情况下原型链会被污染呢？

根据上述内容，我们发现关键在于能够顺利调用__proto__并设置其值即可，那么如何成功呢？

关键在于找到能够控制数字【对象】的“键名”的操作即可：

  • 对象merge
  • 对象clone（其实内核就是将待操作的对象merge到一个空对象中）

以对象merge为例，我们想象一个简单的merge函数：

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function merge(target, source) {
    for (let key in source) {
        if (key in source && key in target) {
            merge(target[key], source[key])
        } else {
            target[key] = source[key]
        }
    }
}

这个函数是一个递归函数，它的目的是将 source 对象中的属性合并到 target 对象中。它通过遍历 source 对象中的每一个键值对，如果 target 对象中也存在这个键，那么就递归调用 merge 函数将两个对象中对应键的值进行合并；否则，就直接将 source 对象中的键值对复制到 target 对象中。最终，target 对象将包含原来的属性以及 source 对象中的所有属性。这个函数通常用于合并两个或多个对象，以便于在一个对象中访问所有属性。

我们看到，在合并时存在复制操作target[key] = source[key]，那么如果这个key是__proto__，是否就可以成功造成污染呢？

试一下，

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let o1 = {}
let o2 = {a: 1, "__proto__": {b: 2}}
merge(o1, o2)
console.log(o1.a, o1.b)

o3 = {}
console.log(o3.b)

这里可以看到o1和o2确实是合并成功了，但是o2.__proto__ 的b却没有合并进去，

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但是我们的__proto__不见了，取而代之发现多了个Object原型，也就是说我们的__proto__被当作o2的原型，也就是其自身的Object，但是并没有影响最后一个每个对象共有Object，

这里的 __proto__ 实际上不是一个普通的属性，而是将 o2 的原型设置为 {b: 2}。所以 o2 的结构如下：

  • o2.a 是自身的属性，值为 1。
  • o2 的原型有一个属性 b，值为 2。

而merge合并只合并自身属性，所以这种污染是无效的。

此时遍历o2的所有键名，拿到的只有[a,b]，__proto__并不是一个key，自然也不无法修改Object的原型。

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所以当我们想用o3测试是否污染时，发现是没有的

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那么如何将__proto__被当作是一个键名呢，只要加一个解析就行

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let o1 = {}
let o2 = JSON.parse('{"a": 1, "__proto__": {"b": 2}}')
merge(o1, o2)
console.log(o1.a, o1.b)

o3 = {}
console.log(o3.b)

再看看o2的数据，

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发现这次__proto__，没有被当作o2的原型了，而是一个键值

此时再次打印o3，发现成功污染Object

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JSON解析的情况下，__proto__会被认为是一个真正的“键名”，而不代表“原型”，所以在遍历o2的时候会存在这个键。

可以是为什么能实现将属性b以及其值污染到Object中呢？

其实很简单，

我们实际修改原型时用的语法是

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o2.__proto__.b = 2

而读取数组中键值也是如此语法，所以当键值为__proto__时，调用__proto__其后的数据因为语法，会被当作修改原型的值，从而实现原型链污染的作用

ps. merge操作是最常见可能控制键名的操作，也最能被原型链攻击，很多常见的库都存在这个问题。

最后可以做一下p神的

Code-Breaking 2018 Thejs

https://github.com/phith0n/code-breaking/blob/master/2018/thejs/web/server.js

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