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PortSwigger web缓存中毒（Cache Poisoning）

news 2025/7/4 9:45:12

一、什么web缓存中毒？

        Web缓存中毒（Web Cache Poisoning）是一种攻击技术，攻击者通过操纵Web应用程序的缓存系统，将恶意或欺骗性内容注入到合法的缓存中，以欺骗用户或绕过安全控制。

        Web缓存中毒的原理是利用缓存服务器在接收到请求后，将响应保存在缓存中并将相同响应返回给后续请求的用户。攻击者通过在请求中操纵参数、头部或URL等，使缓存服务器错误地将恶意或欺骗性响应存储在缓存中。当其他用户发起相同请求时，缓存服务器将返回被注入的恶意响应，从而达到攻击的目的。

二、Web缓存中毒可能导致那些问题？

        恶意内容传播：攻击者可以注入恶意脚本、恶意链接或恶意文件，使用户的浏览器执行恶意代码或下载恶意文件，导致用户设备被感染或受到其他安全威胁。 

        身份盗窃：攻击者可以伪造登录页面或欺骗性表单，诱使用户输入敏感信息，如用户名、密码、信用卡信息等，从而窃取用户的身份凭证。

        网络钓鱼：攻击者可以欺骗用户访问虚假的网站或页面，从而窃取用户的敏感信息或诱导用户进行非法行为。

        网站篡改：攻击者可以篡改网站内容，包括更改产品价格、修改订单信息、发布虚假公告等，导致用户受到经济损失或误导。

三、 通过设计缺陷进行利用

        1、使用 Web 缓存中毒来传递 XSS 攻击

GET /en?region=uk HTTP/1.1
Host: innocent-website.com
X-Forwarded-Host: a."><script>alert(1)</script>"HTTP/1.1 200 OK
Cache-Control: public
<meta property="og:image" content="https://a."><script>alert(1)</script>"/cms/social.png" />

tips;X-Forwarded-Host(XFH)标头是事实上的标准标头，用于标识客户端在主机 HTTP 请求标头中请求的原始主机。

原理：X-Forwarded-Host标头的值用于动态生成Open Graph图像URL，然后将其反映在响应中。并且X-Forwarded-Host标题通常是不加密的。在此示例中，缓存可能容易受到包含简单XSS有效负载的响应的污染。

2、使用 Web 缓存中毒来利用不安全的资源导入处理

GET / HTTP/1.1
Host: innocent-website.com
X-Forwarded-Host: evil-user.net
User-Agent: Mozilla/5.0 Firefox/57.0HTTP/1.1 200 OK
<script src="https://evil-user.net/static/analytics.js"></script>

原理：当网站使用无密钥header动态生成需要导入资源的URL时，攻击者将适当的header的值更改为他们控制的域，如构造恶意Js文件执行恶意代码。

当恶意URL的响应被缓存，则攻击者的js将被导入，并在其请求具有匹配的缓存密钥的任何用户的浏览器会话中执行。

3、使用 Web 缓存中毒利用 Cookie 处理漏洞

GET /blog/post.php?mobile=1 HTTP/1.1
Host: innocent-website.com
User-Agent: Mozilla/5.0 Firefox/57.0
Cookie: session=gyfopPwvyKOx7c796xHpJuE41V55O10m; fehost=prod-cache-01"  -alert(1)-"fgsfg
Connection: closeHTTP/1.1 200 OK
Content-Type: text/html; charset=utf-8
X-Frame-Options: SAMEORIGIN<!DOCTYPE html>
<html><head><link href=/resources/labheader/css/academyLabHeader.css rel=stylesheet><link href=/resources/css/labsEcommerce.css rel=stylesheet><script>data = {"host":"0af200b604632c978173f2ef00c80029.web-security-academy.net","path":"/","frontend":"prod-cache-01"  -alert(1)-"fgsfg"}</script><title>Web cache poisoning with an unkeyed cookie</title></head><body>

4、具有多个标头的 Web 缓存中毒

tips：X-Forwarded-Scheme头，指示原始请求是通过HTTP还是HTTPS发送的。

例如，当客户端使用HTTPS访问代理服务器，并且代理服务器转发请求到后端应用程序时，代理服务器可以添加X-Forwarded-Scheme: https头，以指示后端应用程序该请求是通过HTTPS发送的。


原理：当缓存服务器通过X-Forwarded-Scheme头识别到主机通过http而不是https发送请求，通过Location: https://exploit 进行跳转，而跳转的时候读取的是X-Forwarded-Host头传递的数据，可通过构造恶意url资源，造成了缓存中毒。

5、使用未知标头进行有针对性的 Web 缓存中毒

 tips：X-Host是一个自定义的HTTP请求头部字段，通常用于在请求中指定主机名或域名。
原理：通过排查发现User-Agent为键值，当缓存的User-Agent和受害者一样即可造成缓存利用。

6、使用 Web 缓存中毒利用基于 DOM 的漏洞

原理：通过观察请求包发现，可以通过X-Forwarded-Host传入服务器地址，前端读取X-Forwarded-Host后通过initGeoLocate('//' + data.host + '/resources/json/geolocate.json')调用json，而json传入的值可以在页面进行展示。

7、触发DOM的Web缓存中毒漏洞

X-Original-URL 用来传递原始url数据。通过DOM进行利用。

四、通过实现缺陷进行利用

1、 通过无键控查询字符串导致的 Web 缓存中毒

2、通过非键控查询参数导致的 Web 缓存中毒

UTM参数的全名是Urchin Tracking Module。当我们设定好UTM参数，即可追踪网站活动的流量来源，不同流量来源所占的比例等。

        来源(utm_source)：用来标识流量来源网站、搜索引擎或其他来源。示例：utm_source=baidu

        媒介(utm_medium)：用来标识媒介，比如电子邮件或每次点击费用。示例：utm_medium=cpc

        名称(utm_campaign)：用来标识特定的产品推广活动。示例：utm_campaign=summer_spread

        关键字（utm_term）：常见于付费关键字广告所使用的字词或是连结名称图片的替代文字。示例：utm_term=web+analysis

        内容(utm_content)：使用utm_content区分指向同一个网址的广告或链接。示例：utm_content=logolink或utm_content=textlink

3、参数伪装

GET /?example=123?excluded_param=<svg/onload=alert(1)>GET /?keyed_param=abc&excluded_param=123;keyed_param=bad-stuff-here

4、通过fat GET 请求导致网络缓存中毒

ET /?param=innocent HTTP/1.1
…
param=bad-stuff-here

tips:Fat GET 指带有请求体的 GET 请求，请求体中的参数在一些网站中会被正常处理，而且很可能不包含在缓存键中。 

5、URL 规范化缓存注入

ET /example?param="><test>
GET /example?param=%22%3e%3ctest%3e

 原理：受害者点击恶意URL，虽然浏览器将url进行了url编码，但是缓存服务器对请求参数做了一些解码处理，当解码结果和投毒一致，于是无法利用的反射型 xss 生效。

6、缓存键注入

        存键包括请求中的多个部分，而且经常会简单地进行字符串拼接后做比较。在知道了不同参数的分隔符的前提下，可以通过注入让两个不同的请求具有相同的缓存键。

Pragma: x-get-cache-key" 是一个自定义的HTTP请求头部，用于指示CDN（内容分发网络）提供商获取缓存键（Cache Key）的信息。Cache Key是CDN在缓存内容时使用的唯一标识，用于识别和检索缓存的内容。
        当客户端发送带有"Pragma: x-get-cache-key"的HTTP请求时，CDN会解析该请求头部并返回与请求相关的缓存键。这样客户端可以获取到当前请求所对应的缓存键信息，用于调试、监控或其他特定需求。

"Content-Length"是一个HTTP响应头部，用于指示服务器返回的响应正文的长度，以字节为单位。该头部字段通常与HTTP请求头中的"Content-Length"字段一起使用，用于确保正确传输响应数据，并帮助接收方正确解析和处理响应。
        这个字符串 "%0d%0aContent-Length:%208%0d%0a%0d%0a" 是经过 URL 编码后的文本，表示 HTTP 请求头部的一部分。具体解释如下：

"%0d%0a" 表示回车换行符（CRLF），即 Carriage Return (CR) 和 Line Feed (LF)。在 HTTP 协议中，CRLF 用于分隔请求头部的每一行。
        "Content-Length: 8" 表示请求头部中的 Content-Length 字段，它指定请求体的长度为 8 个字节。
        "%0d%0a%0d%0a" 表示两个回车换行符（CRLF），用于表示请求头部结束，之后是请求体。

        解题思路：抓包查找注入点，发现localize.js可控制注入点，当 cors 参数为 1，响应会反射请求中的 Origin 头。最终可导致 CRLF 攻击。通过Pragma: x-get-cache-key发现使用的缓存键，当存在 Origin 头会通过&&进行拼接，形成缓存键 X-Cache-Key: /js/localize.js?lang=en?cors=1$$Origin=x%0d%0aContent-Length:%208%0d%0a%0d%0aalert(1)。
访问login?lang=en?发现会自动跳转到login/?lang=en?,并且使用了缓存，跳转页面可通过utm_content非缓存键进行修改。最终跳到login/?lang=en?utm_content=xq%26cors%3d1$$Origin%3dx%250d%250aContent-Length%3a%25208%250d%250a%250d%250aalert(1)%23，而且该url缓存键与我们构造的攻击缓存见一致，最终使用我们精心构造响应，导致攻击成功。

7、内部缓存中毒

判断依据：由于无法通过缓存键进行判断，可通过响应中包含了当前请求的内容以及旧请求的内容，又或者响应中出现了你在其他请求发送的内容，那么很可能使用了应用缓存。

五、防御措施 

  1. 输入验证和过滤：对所有用户输入的参数进行严格的验证和过滤，包括请求的URL、参数、Cookie等。确保输入的数据符合预期格式，避免注入恶意代码或特殊字符。

  2. 缓存策略设置：确保合理的缓存策略被采用，包括缓存的过期时间、缓存的范围和可缓存的内容类型等。避免对敏感或动态数据进行缓存。

  3. 缓存完整性校验：在缓存服务器和客户端之间进行数据传输时，使用校验和或数字签名等机制验证数据的完整性。确保缓存的内容没有被篡改。

  4. 安全的缓存存储：确保缓存服务器的安全性，包括限制对缓存服务器的访问权限、加密敏感数据、监控和审计缓存访问等。

  5. 隔离缓存和动态内容：将缓存服务器与动态内容的服务器分开部署，确保缓存服务器不会受到恶意请求的影响。

  6. 定期更新缓存：根据业务需求和数据的变化，定期更新缓存内容，避免缓存中存储过期或失效的数据。

  7. 监控和日志记录：监控缓存服务器的活动和访问情况，记录异常事件和恶意请求，及时发现并应对潜在的攻击。

  8. 安全意识培训：对开发人员和系统管理员进行安全意识培训，教育他们如何编写安全的代码、配置安全的缓存策略和处理缓存中毒攻击。

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