基本概念和方法
本節(jié)介紹影響安全性的現(xiàn)代Web和移動平臺的基本概念和方法。本節(jié)中提供的信息旨在作為更好地了解以下各節(jié)中安全挑戰(zhàn)的基礎(chǔ)。與其他軟件產(chǎn)品和計算機系統(tǒng)類似，移動操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序以及Web瀏覽器以及Web服務(wù)器可能包含可利用的錯誤。通用軟件漏洞在軟件安全CyBOK知識領(lǐng)域[6]中討論。
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應(yīng)用化
在過去的十年中，移動設(shè)備的興起和無處不在的互聯(lián)網(wǎng)接入改變了軟件的生產(chǎn)、分發(fā)和消費方式，改變了人類與計算機設(shè)備以及設(shè)備上安裝的軟件的交互方式。雖然在前移動時代，常規(guī)互聯(lián)網(wǎng)瀏覽器一直是訪問網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容的主要方式，但應(yīng)用程序的概念顯著改變了用戶訪問的方式。在線內(nèi)容[11]。Appization描述了從基于Web的平臺轉(zhuǎn)向通過具有高度專業(yè)化，微小功能集的移動應(yīng)用程序使用Web瀏覽器在線訪問大多數(shù)數(shù)字工具和媒體的現(xiàn)象。隨著移動設(shè)備逐漸成為全球Web訪問的主要界面[19]，應(yīng)用程序的數(shù)量在過去十年中大幅增加。“萬物皆有應(yīng)用”成為應(yīng)用軟件生態(tài)系統(tǒng)的口頭禪，它為各種用例和應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)生了大量應(yīng)用程序。許多應(yīng)用看起來像本機本地桌面或移動應(yīng)用程序。但是，它們通常是與后端服務(wù)通信的（移動）Web應(yīng)用程序，然后將計算和存儲任務(wù)外包給客戶端。向應(yīng)用程序的轉(zhuǎn)變對Web和移動安全產(chǎn)生了重大影響，在客戶端帶來了更多的安全挑戰(zhàn)。應(yīng)用的興起也影響了開發(fā)者的格局。在前應(yīng)用時代，軟件開發(fā)主要由經(jīng)驗豐富的開發(fā)人員主導(dǎo)。由于更廣泛的工具和框架支持，應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)的市場準入門檻較低。這吸引了更多缺乏經(jīng)驗的開發(fā)人員，并對一般的Web和移動安全產(chǎn)生負面影響（參見人為因素CyBOK知識領(lǐng)域[20]）。
公民開發(fā)者的崛起應(yīng)用化趨勢吸引了許多稱為公民開發(fā)者的非專業(yè)軟件開發(fā)者。他們中的許多人沒有接受過軟件工程教育，但利用多個簡單的API和工具來為不同的平臺形式構(gòu)建應(yīng)用程序。Oltrogge等人[21]發(fā)現(xiàn)，采用易于使用的在線應(yīng)用程序生成器（OAG）來開發(fā)，分發(fā)和維護應(yīng)用程序會對應(yīng)用程序安全性產(chǎn)生負面影響。生成的應(yīng)用往往容易受到重新配置和代碼注入攻擊，并依賴于不安全的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。
網(wǎng)絡(luò)化
現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)和移動平臺產(chǎn)生了另一種現(xiàn)象。許多應(yīng)用程序不是用編譯編程語言（如Java或Kotlin和C/C++）編寫的本機應(yīng)用程序（例如對于Android應(yīng)用程序）或Objective-C和Swift（例如對于iOS應(yīng)用程序）。相反，它們基于Web技術(shù)，包括服務(wù)器端Python，Ruby，Java或JavaScript腳本以及客戶端JavaScript。除了針對常規(guī)Web瀏覽器的傳統(tǒng)Web應(yīng)用程序外，移動Web應(yīng)用程序更頻繁地使用這些Web技術(shù)構(gòu)建。特別是，移動Web應(yīng)用程序大量使用JavaScript語言。
本節(jié)簡要介紹了在KA后面解釋漏洞和緩解措施所需的最基本技術(shù)。我們包括統(tǒng)一資源定位器（URL），超文本傳輸協(xié)議（HTTP），Hyptertext標記語言（HTML），級聯(lián)樣式表（CSS）和JavaScript編程語言。有關(guān)更多詳細信息，我們建議您閱讀[22]。
統(tǒng)一資源定位器
統(tǒng)一資源定位器（URL）[12]是Web的核心概念。URL是格式正確且完全限定的文本字符串，用于尋址和標識服務(wù)器上的資源。現(xiàn)代瀏覽器中的地址欄用戶界面（UI）使用URL來說明呈現(xiàn)的文檔的遠程地址。完全限定的絕對URL字符串由多個段組成，包含訪問特定資源所需的所有信息。絕對URL的語法是：scheme：//credentials@host：port/resourcepath？query_parameters#fragments。每個段都有特定的含義（參見表1）。
超文本傳輸協(xié)議
超文本傳輸協(xié)議（HTTP）是在Web上的服務(wù)器和客戶端之間交換文檔的最廣泛使用的機制。雖然HTTP主要用于傳輸HTML文檔，但它可用于任何數(shù)據(jù)。雖然HTTP/2.0[23]是最新的協(xié)議修訂版，但最廣泛支持的協(xié)議版本是HTTP/1.1[10]。HTTP是一種使用TCP/IP的基于文本的協(xié)議。HTTP客戶端通過向HTTP服務(wù)器發(fā)送HTTP請求來啟動會話。服務(wù)器返回一個HTTP響應(yīng)，其中包含請求的file。
客戶端請求的第一行包括HTTP版本信息（例如HTTP/1.1）。其余請求標頭由零個或多個名稱：值對組成。這些對由新行分隔。常見的請求標頭是User-Agent（包括瀏覽器信息）、主機（URL主機名）、接受（包含所有受支持的文檔類型）、內(nèi)容長度（長度）整個請求和Cookie–請參閱第2.8節(jié)。請求標頭以單個空行終止。HTTP客戶端可以將任何其他內(nèi)容傳遞給服務(wù)器。盡管內(nèi)容可以是任何類型的，但客戶端通常會將HTML內(nèi)容發(fā)送到服務(wù)器，例如以提交表單數(shù)據(jù)。HTTP服務(wù)器使用響應(yīng)標頭響應(yīng)請求，后跟請求的內(nèi)容。響應(yīng)標頭包含支持的協(xié)議版本、數(shù)字狀態(tài)代碼和可選的、人類可讀的狀態(tài)消息。狀態(tài)通知用于指示請求成功（例如狀態(tài)200）、錯誤條件（例如狀態(tài)404或500）或其他異常事件。響應(yīng)標頭也可能包含Cookie標頭–參見第2.8節(jié)。其他響應(yīng)標頭行是可選的。標頭以單個空行結(jié)尾，后跟所請求資源的實際內(nèi)容。與請求內(nèi)容類似，內(nèi)容可以是任何類型的，但通常是HTML文檔。
雖然cookie不是原始HTTP RFC的一部分[10]，但它們是最重要的協(xié)議擴展之一。Cookie允許遠程服務(wù)器在客戶端存儲中存儲多個名稱=值對。服務(wù)器可以通過發(fā)送Set-Cookie：name=value響應(yīng)標頭來設(shè)置cookie，并通過讀取客戶端的Cookie：name=value請求標頭來使用它們。Cookie是維護客戶端和服務(wù)器之間的會話以及驗證用戶身份的常用機制。
HTTP是基于請求-響應(yīng)的，并且巧妙地適應(yīng)了單向數(shù)據(jù)傳輸用例。無論如何，為了更好的延遲和更有效地利用帶寬，需要雙向網(wǎng)絡(luò)連接。雙向連接不僅允許客戶端從服務(wù)器拉取數(shù)據(jù)，還可以讓服務(wù)器隨時向客戶端推送數(shù)據(jù)。因此，Web Socket協(xié)議[24]提供了一種基于HTTP的機制。Web Socket連接從包含Upgrade：Web Socket標頭的常規(guī)HTTP請求開始。Web Socket握手完成后，雙方都可以隨時發(fā)送數(shù)據(jù)，而無需運行新的握手。
超文本標記語言
Hypter text標記語言（HTML）[13]是在Web上生成和使用文檔的最廣泛使用的方法。最新版本是HTML5。HTML語法相當(dāng)簡單：標簽、name=value標簽參數(shù)和文本節(jié)點的分層樹結(jié)構(gòu)構(gòu)成了一個HTML文檔。域?qū)ο竽Ｐ停―OM）定義HTML文檔的邏輯結(jié)構(gòu)，并規(guī)定如何訪問和操作它。但是，競爭的Web瀏覽器供應(yīng)商引入了各種自定義功能，并根據(jù)自己的意愿修改了HTML語言。許多不同和不同的瀏覽器實現(xiàn)導(dǎo)致互聯(lián)網(wǎng)上只有一小部分網(wǎng)站遵守HTML標準的語法。因此，HTML解析模式和錯誤恢復(fù)的實現(xiàn)在不同的瀏覽器之間差異很大。
HTML語法對參數(shù)值中或文本節(jié)點內(nèi)可能包含的內(nèi)容有一些約束。某些字符（例如，尖括號、單引號和雙引號以及與號）構(gòu)成了HTML標記的塊。每當(dāng)它們用于不同的目的時，例如文本子字符串的一部分，都需要對它們進行轉(zhuǎn)義。為了避免不良副作用，HTML提供了實體編碼方案。但是，在顯示用戶控制的信息時，如果未能將編碼正確應(yīng)用于保留字符，可能會導(dǎo)致嚴重的Web安全漏洞，例如跨站點腳本（cf.第4節(jié)）。
級聯(lián)樣式表
級聯(lián)樣式表（CSS）[25]是一種一致且靈活的機制，用于操作HTML文檔的外觀。CSS的主要目標是提供一種簡單明了的基于文本的描述語言，以取代許多導(dǎo)致許多不一致的特定于供應(yīng)商的HTML標記參數(shù)。但是，與不同的HTML解析實現(xiàn)類似，不同的瀏覽器也實現(xiàn)不同的CSS解析行為。CSS允許縮放、定位或修飾HTML標記，而不受原始HTML標記約束的限制。與HTML標簽值類似，CSS內(nèi)部的值可以由用戶控制或由外部提供，這使得CSS對于Web安全至關(guān)重要。
JavaScript
JavaScript[14]是一種簡單而強大的面向?qū)ο缶幊陶Z言。它既在Web瀏覽器中運行客戶端，也作為Web應(yīng)用程序的一部分在服務(wù)器端運行。該語言旨在在運行時進行解釋，并具有受C啟發(fā)的語法。JavaScript支持無類對象模型，提供自動垃圾回收以及弱和動態(tài)類型。客戶端JavaScript不支持開箱即用的I/O機制。相反，一些有限的預(yù)制接口由瀏覽器內(nèi)的本機代碼提供。服務(wù)器端JavaScript（例如，Node.js[26]）支持各種I/O機制，例如網(wǎng)絡(luò)和虛擬訪問。下面的討論將集中在Web瀏覽器中的客戶端JavaScript。瀏覽器中的每個HTML文檔都有其JavaScript執(zhí)行上下文。文檔上下文中的所有腳本共享相同的沙箱（參見第2.4節(jié)）。通過特定于瀏覽器的API支持腳本之間的上下文間通信。但是，執(zhí)行上下文通常彼此嚴格隔離。上下文中的所有JavaScript塊都以明確定義的順序單獨執(zhí)行。腳本處理包括三個階段：
分析會驗證腳本語法，并出于性能原因?qū)⑵滢D(zhuǎn)換為中間二進制表示形式。在解析完成之前，代碼無效。忽略具有語法錯誤的塊，并解析下一個塊。
函數(shù)解析注冊解析器在塊中找到的所有命名的全局函數(shù)。可以從以下代碼訪問所有已注冊的函數(shù)。
執(zhí)行運行功能塊之外的所有代碼語句。但是，異常仍可能導(dǎo)致執(zhí)行失敗。
雖然JavaScript是一種非常強大和優(yōu)雅的腳本語言，但它帶來了新的挑戰(zhàn)和安全問題，例如跨站點腳本漏洞（參見第4.1節(jié)）。
網(wǎng)站組裝
Web Assembly（Wasm）[27]是一種高效且快速的二進制指令格式，大多數(shù)現(xiàn)代瀏覽器供應(yīng)商都支持這種格式。它是一種基于堆棧的虛擬機語言，主要旨在以本機速度在客戶端計算機上執(zhí)行。用Web Assembly編寫的代碼是內(nèi)存安全的，并受益于與網(wǎng)站關(guān)聯(lián)的常規(guī)代碼提供的所有安全功能。Web Assembly代碼是沙盒化的，強制執(zhí)行同源策略（參見第2.4節(jié)），并且僅限于相應(yīng)網(wǎng)站權(quán)限提供的資源。此外，Web Assembly代碼可以訪問在同一源容器中運行的JavaScript代碼，并將其功能提供給來自同一源的JavaScript代碼。
網(wǎng)頁視圖
Web Views是Web ization和移動應(yīng)用程序的進一步趨勢，它們允許將Web內(nèi)容輕松集成到移動應(yīng)用程序中[28]。開發(fā)人員可以將應(yīng)用程序與HTML和JavaScript集成，并從可移植性優(yōu)勢中受益。Web View在常規(guī)移動應(yīng)用程序的上下文中運行，并允許與托管的Web內(nèi)容進行豐富的雙向交互。移動應(yīng)用程序可以從Web內(nèi)容中調(diào)用JavaScript，并監(jiān)視和攔截Web內(nèi)容中的事件。同時，特定的JavaScript API允許WebView應(yīng)用程序與WebView上下文之外的內(nèi)容和傳感器進行交互。Web內(nèi)容與本機應(yīng)用程序內(nèi)容的交互引發(fā)了新的安全問題，并導(dǎo)致應(yīng)用程序到Web和Web到應(yīng)用程序的攻擊[29，30，31]。App-to-Web攻擊，允許惡意應(yīng)用程序?qū)avaScript注入托管的Web View，目的是泄露敏感信息或誘騙Web View導(dǎo)航到并向用戶展示不受信任和潛在的惡意網(wǎng)站。Web到應(yīng)用攻擊將不受信任的Web內(nèi)容注入應(yīng)用，并利用應(yīng)用的JavaScript橋接到底層主機應(yīng)用。Web到應(yīng)用程序攻擊的目標是將權(quán)限提升到其托管應(yīng)用程序進程的級別。應(yīng)用化和網(wǎng)絡(luò)化現(xiàn)象都導(dǎo)致了一種新的軟件分發(fā)方式。代替分散的下載源，出現(xiàn)了下一節(jié)中說明的集中式應(yīng)用程序商店。
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