Mitiga la secuencia de comandos entre sitios (XSS) con una Política de Seguridad del Contenido (CSP) estricta

Lukas Weichselbaum

La secuencia de comandos entre sitios (XSS), la capacidad de insertar secuencias de comandos maliciosas en una app web, ha sido una de las vulnerabilidades de seguridad web más grandes durante más de una década.

La Política de Seguridad del Contenido (CSP) es una capa adicional de seguridad que ayuda a mitigar los XSS. Para configurar una CSP, agrega el encabezado HTTP Content-Security-Policy a una página web y establece valores que controlen qué recursos puede cargar el usuario-agente para esa página.

En esta página, se explica cómo usar un CSP basado en nonces o hashes para mitigar los XSS, en lugar de los CSP basados en listas de entidades permitidas de host que se usan comúnmente y que, a menudo, dejan la página expuesta a XSS porque se pueden evitar en la mayoría de las configuraciones.

Término clave: Un nonce es un número aleatorio que se usa solo una vez y que puedes usar para marcar una etiqueta <script> como de confianza.

Término clave: Una función hash es una función matemática que convierte un valor de entrada en un valor numérico comprimido llamado hash. Puedes usar un hash (por ejemplo, SHA-256) para marcar una etiqueta <script> intercalada como confiable.

A menudo, una Política de Seguridad del Contenido basada en nonces o hashes se denomina CSP estricta. Cuando una aplicación usa un CSP estricto, los atacantes que encuentran fallas de inserción de HTML, por lo general, no pueden usarlas para forzar al navegador a ejecutar secuencias de comandos maliciosas en un documento vulnerable. Esto se debe a que el CSP estricto solo permite secuencias de comandos con hash o secuencias de comandos con el valor nonce correcto generado en el servidor, de modo que los atacantes no pueden ejecutar la secuencia de comandos sin conocer el nonce correcto para una respuesta determinada.

¿Por qué deberías usar una CSP estricta?

Si tu sitio ya tiene un CSP que se parece a script-src www.googleapis.com, es probable que no sea eficaz contra los ataques entre sitios. Este tipo de CSP se denomina CSP de lista de entidades permitidas. Requieren mucha personalización y los atacantes pueden evitarlas.

Los CSP estrictos basados en nonces o hashes criptográficos evitan estos problemas.

Estructura estricta de CSP

Una política de seguridad del contenido estricta básica usa uno de los siguientes encabezados de respuesta HTTP:

CSP estricta basada en nonce

Content-Security-Policy:
  script-src 'nonce-{RANDOM}' 'strict-dynamic';
  object-src 'none';
  base-uri 'none';

CSP estricta basada en hash

Content-Security-Policy:
  script-src 'sha256-{HASHED_INLINE_SCRIPT}' 'strict-dynamic';
  object-src 'none';
  base-uri 'none';

Las siguientes propiedades hacen que un CSP como este sea "estricto" y, por lo tanto, seguro:

• Usa nonces 'nonce-{RANDOM}' o hashes 'sha256-{HASHED_INLINE_SCRIPT}' para indicar qué etiquetas <script> confía el desarrollador del sitio para ejecutar en el navegador del usuario.
• Configura 'strict-dynamic' para reducir el esfuerzo de implementar una CSP basada en hash o nonce, ya que permite automáticamente la ejecución de secuencias de comandos que crea una secuencia de comandos confiable. De esta manera, también se desbloquea el uso de la mayoría de las bibliotecas y los widgets de JavaScript de terceros.
• No se basa en listas de entidades permitidas de URL, por lo que no sufre de evasiones de CSP comunes.
• Bloquea las secuencias de comandos intercaladas que no son de confianza, como los controladores de eventos intercalados o los URIs javascript:.
• Restringe object-src para inhabilitar complementos peligrosos, como Flash.
• Restringe base-uri para bloquear la inserción de etiquetas <base>. Esto evita que los atacantes cambien las ubicaciones de las secuencias de comandos cargadas desde URLs relativas.

Adopta una CSP estricta

Para adoptar un CSP estricto, debes hacer lo siguiente:

1. Decide si tu aplicación debe establecer una CSP basada en nonce o hash.
2. Copia la CSP de la sección Estructura de CSP estricta y configúrala como encabezado de respuesta en tu aplicación.
3. Refactoriza las plantillas HTML y el código del cliente para quitar los patrones que son incompatibles con la CSP.
4. Implementa tu CSP.

Puedes usar la auditoría de prácticas recomendadas de Lighthouse (versión 7.3.0 y versiones posteriores con la marca --preset=experimental) durante este proceso para verificar si tu sitio tiene un CSP y si es lo suficientemente estricto como para ser eficaz contra los XSS.

Paso 1: Decide si necesitas una CSP basada en nonce o hash

A continuación, se muestra cómo funcionan los dos tipos de CSP estrictos:

CSP basada en nonce

Con una CSP basada en nonce, generas un número aleatorio en el tiempo de ejecución, lo incluyes en tu CSP y lo asocias con cada etiqueta de secuencia de comandos en tu página. Un atacante no puede incluir ni ejecutar una secuencia de comandos maliciosa en tu página porque tendría que adivinar el número al azar correcto para esa secuencia de comandos. Esto solo funciona si el número no se puede adivinar y se genera de forma nueva en el tiempo de ejecución para cada respuesta.

Usa una CSP basada en nonce para las páginas HTML renderizadas en el servidor. Para estas páginas, puedes crear un número aleatorio nuevo para cada respuesta.

CSP basada en hash

Para una CSP basada en hash, el hash de cada etiqueta de secuencia de comandos intercalada se agrega a la CSP. Cada secuencia de comandos tiene un hash diferente. Un atacante no puede incluir ni ejecutar una secuencia de comandos maliciosa en tu página, ya que el hash de esa secuencia de comandos debería estar en tu CSP para que se ejecute.

Usa un CSP basado en hash para las páginas HTML que se entreguen de forma estática o las páginas que deban almacenarse en caché. Por ejemplo, puedes usar una CSP basada en hash para aplicaciones web de una sola página compiladas con frameworks, como Angular, React y otros, que se entregan de forma estática sin renderización del servidor.

Paso 2: Establece un CSP estricto y prepara tus secuencias de comandos

Cuando configuras un CSP, tienes algunas opciones:

• Modo informativo (Content-Security-Policy-Report-Only) o modo de aplicación forzosa (Content-Security-Policy). En el modo informativo, el CSP aún no bloquea los recursos, por lo que no se produce ningún error en tu sitio, pero puedes ver errores y obtener informes de todo lo que se habría bloqueado. De forma local, cuando configuras tu CSP, esto no importa, ya que ambos modos te muestran los errores en la consola del navegador. En cualquier caso, el modo de aplicación forzosa puede ayudarte a encontrar los recursos que bloquea tu CSP de borrador, ya que bloquear un recurso puede hacer que tu página se vea dañada. El modo solo informes es más útil más adelante en el proceso (consulta el Paso 5).
• Encabezado o etiqueta <meta> HTML. Para el desarrollo local, una etiqueta <meta> puede ser más conveniente para ajustar tu CSP y ver rápidamente cómo afecta a tu sitio. Sin embargo, ten en cuenta lo siguiente:
  • Más adelante, cuando implementes tu CSP en producción, te recomendamos configurarlo como un encabezado HTTP.
  • Si deseas configurar tu CSP en modo de solo informes, deberás configurarlo como un encabezado, ya que las metaetiquetas de CSP no admiten el modo de solo informes.

Content-Security-Policy:
  script-src 'nonce-{RANDOM}' 'strict-dynamic';
  object-src 'none';
  base-uri 'none';

const app = express();

app.get('/', function(request, response) {
  // Generate a new random nonce value for every response.
  const nonce = crypto.randomBytes(16).toString("base64");

  // Set the strict nonce-based CSP response header
  const csp = `script-src 'nonce-${nonce}' 'strict-dynamic'; object-src 'none'; base-uri 'none';`;
  response.set("Content-Security-Policy", csp);

  // Every <script> tag in your application should set the `nonce` attribute to this value.
  response.render(template, { nonce: nonce });
});

Opción B: Encabezado de respuesta del CSP basado en hash

Establece el siguiente encabezado de respuesta HTTP Content-Security-Policy en tu aplicación:

Content-Security-Policy:
  script-src 'sha256-{HASHED_INLINE_SCRIPT}' 'strict-dynamic';
  object-src 'none';
  base-uri 'none';

Para varias secuencias de comandos intercaladas, la sintaxis es la siguiente: 'sha256-{HASHED_INLINE_SCRIPT_1}' 'sha256-{HASHED_INLINE_SCRIPT_2}'.

Carga secuencias de comandos de origen de forma dinámica

Puedes cargar secuencias de comandos de terceros de forma dinámica con una secuencia de comandos intercalada.

Permitido por el CSP

<script>
  var scripts = [ 'https://example.org/foo.js', 'https://example.org/bar.js'];

  scripts.forEach(function(scriptUrl) {
    var s = document.createElement('script');
    s.src = scriptUrl;
    s.async = false; // to preserve execution order
    document.head.appendChild(s);
  });
</script>

Para permitir que se ejecute esta secuencia de comandos, debes calcular el hash de la secuencia de comandos intercalada y agregarlo al encabezado de respuesta de CSP, reemplazando el marcador de posición {HASHED_INLINE_SCRIPT}. Para reducir la cantidad de hashes, puedes combinar todas las secuencias de comandos intercaladas en una sola. Para ver cómo funciona, consulta este ejemplo y su código.

Bloqueada por el CSP

<script src="https://example.org/foo.js"></script>
<script src="https://example.org/bar.js"></script>

La CSP bloquea estas secuencias de comandos porque no se agregaron de forma dinámica y no tienen un atributo integrity que coincida con una fuente permitida.

Consideraciones sobre la carga de secuencias de comandos

El ejemplo de secuencia de comandos intercalada agrega s.async = false para garantizar que foo se ejecute antes que bar, incluso si bar se carga primero. En este fragmento, s.async = false no bloquea el analizador mientras se cargan las secuencias de comandos, ya que estas se agregan de forma dinámica. El analizador se detiene solo mientras se ejecutan las secuencias de comandos, como lo haría para las secuencias de comandos async. Sin embargo, con este fragmento, ten en cuenta lo siguiente:

• Es posible que una o ambas secuencias de comandos se ejecuten antes de que se termine de descargar el documento. Si deseas que el documento esté listo cuando se ejecuten las secuencias de comandos, espera el evento DOMContentLoaded antes de adjuntarlas. Si esto causa un problema de rendimiento porque las secuencias de comandos no comienzan a descargarse con suficiente anticipación, usa etiquetas de carga previa antes en la página.
• defer = true no hace nada. Si necesitas ese comportamiento, ejecuta la secuencia de comandos de forma manual cuando sea necesario.

Paso 3: Refactoriza las plantillas HTML y el código del cliente

Los controladores de eventos intercalados (como onclick="…", onerror="…") y los URIs de JavaScript (<a href="javascript:…">) se pueden usar para ejecutar secuencias de comandos. Esto significa que un atacante que encuentre un error de XSS puede insertar este tipo de HTML y ejecutar JavaScript malicioso. Una CSP basada en nonce o hash prohíbe el uso de este tipo de lenguaje de marcado. Si tu sitio usa alguno de estos patrones, deberás refactorizarlos en alternativas más seguras.

Si habilitaste la CSP en el paso anterior, podrás ver incumplimientos de la CSP en la consola cada vez que la CSP bloquee un patrón incompatible.

En la mayoría de los casos, la solución es sencilla:

Cómo refactorizar controladores de eventos intercalados

<span id="things">A thing.</span>
<script nonce="${nonce}">
  document.getElementById('things').addEventListener('click', doThings);
</script>

<span onclick="doThings();">A thing.</span>

Refactoriza los URIs de javascript:

<a id="foo">foo</a>
<script nonce="${nonce}">
  document.getElementById('foo').addEventListener('click', linkClicked);
</script>

<a href="javascript:linkClicked()">foo</a>

Quitar eval() de JavaScript

Si tu aplicación usa eval() para convertir serializaciones de cadenas JSON en objetos JS, debes refactorizar esas instancias a JSON.parse(), que también es más rápido.

Si no puedes quitar todos los usos de eval(), puedes configurar una CSP estricta basada en nonce, pero debes usar la palabra clave de CSP 'unsafe-eval', lo que hace que tu política sea un poco menos segura.

Puedes encontrar estos y más ejemplos de esa refactorización en este codelab de CSP estricto:

Paso 4 (opcional): Agrega resguardos para admitir versiones anteriores de navegadores

Si necesitas admitir versiones anteriores de navegadores, haz lo siguiente:

• El uso de strict-dynamic requiere agregar https: como resguardo para versiones anteriores de Safari. Cuando lo hagas, ocurrirá lo siguiente:
  • Todos los navegadores que admiten strict-dynamic ignoran el resguardo de https:, por lo que esto no reducirá la solidez de la política.
  • En navegadores antiguos, las secuencias de comandos de origen externo solo pueden cargarse si provienen de un origen HTTPS. Esto es menos seguro que una CSP estricta, pero aún evita algunas causas comunes de XSS, como las inyecciones de URIs javascript:.
• Para garantizar la compatibilidad con versiones de navegador muy antiguas (más de 4 años), puedes agregar unsafe-inline como resguardo. Todos los navegadores recientes ignoran unsafe-inline si hay un nonce o un hash de CSP.

Content-Security-Policy:
  script-src 'nonce-{random}' 'strict-dynamic' https: 'unsafe-inline';
  object-src 'none';
  base-uri 'none';

Paso 5: Implementa tu CSP

Después de confirmar que la CSP no bloquea ninguna secuencia de comandos legítima en el entorno de desarrollo local, puedes implementar la CSP en la etapa de pruebas y, luego, en el entorno de producción:

1. (Opcional) Implementa tu CSP en modo de solo informes con el encabezado Content-Security-Policy-Report-Only. El modo solo de informes es útil para probar un cambio potencialmente perjudicial, como un nuevo CSP en producción, antes de comenzar a aplicar las restricciones del CSP. En el modo solo de informes, tu CSP no afecta el comportamiento de tu app, pero el navegador aún genera errores de consola y informes de incumplimiento cuando encuentra patrones incompatibles con tu CSP, de modo que puedas ver qué se habría dañado para tus usuarios finales. Para obtener más información, consulta la API de Reporting.
2. Cuando estés seguro de que el CSP no interrumpirá el sitio para los usuarios finales, implementa el CSP con el encabezado de respuesta Content-Security-Policy. Te recomendamos que configures tu CSP con un encabezado HTTP del servidor porque es más seguro que una etiqueta <meta>. Después de completar este paso, tu CSP comienza a proteger tu app de XSS.

Limitaciones

Por lo general, un CSP estricto proporciona una capa adicional de seguridad sólida que ayuda a mitigar los XSS. En la mayoría de los casos, la CSP reduce la superficie de ataque de manera significativa, ya que rechaza patrones peligrosos, como los URIs de javascript:. Sin embargo, según el tipo de CSP que usas (nonces, hashes, con o sin 'strict-dynamic'), hay casos en los que la CSP tampoco protege tu app:

• Si generas un nonce para una secuencia de comandos, pero hay una inserción directamente en el cuerpo o en el parámetro src de ese elemento <script>.
• Si hay inyecciones en las ubicaciones de secuencias de comandos creadas de forma dinámica (document.createElement('script')), incluidas las funciones de bibliotecas que crean nodos DOM script según los valores de sus argumentos. Esto incluye algunas APIs comunes, como .html() de jQuery, así como .get() y .post() en jQuery < 3.0.
• Si hay inserciones de plantillas en aplicaciones de AngularJS anteriores. Un atacante que puede insertar datos en una plantilla de AngularJS puede usarla para ejecutar JavaScript arbitrario.
• Si la política contiene 'unsafe-eval', inyecciones en eval(), setTimeout() y algunas otras APIs que se usan con poca frecuencia.

Los desarrolladores y los ingenieros de seguridad deben prestar especial atención a esos patrones durante las revisiones de código y las auditorías de seguridad. Puedes encontrar más detalles sobre estos casos en Content Security Policy: A Successful Mess Between Hardening and Mitigation.

Lecturas adicionales

• CSP murió, ¡que viva la CSP! Sobre la inseguridad de las listas de entidades permitidas y el futuro de la Política de Seguridad del Contenido
• Evaluador de CSP
• Conferencia de LocoMoco: Política de seguridad del contenido: un desastre exitoso entre el endurecimiento y la mitigación
• Charla de Google I/O: Cómo proteger las apps web con funciones de plataformas modernas