WebUSB：一个网页是如何从你的手机中盗窃数据的（含PoC）

介绍

今年9月15日，Chrome61发布，它启用了WebUSB作为其默认功能。而WebUSB是一个Javascript API，可以允许网页访问已连接的USB设备。这里的USB设备是指系统和工业的USB设备，所以不支持常见的USB设备（比如网络摄像头，HID或大容量储存设备）。然而通过WebUSB API，很多其他的USB设备可以被访问，且当用户授权给网页时，自己可能根本不了解网页获取的访问权限级别。

这篇文章探寻WebUSB的功能，以深入了解其工作原理，攻击方法及隐私问题。我们会解释访问设备所需的过程，以及浏览器是如何处理权限的，然后我们会讨论一些安全隐患，并演示一个网站如何使用WebUSB来建立ADB连接来入侵安卓手机。

基础

当USB设备插入主机时，浏览器会读取设备发送的描述符，然后将其储存在内部USB设备储存器中。此过程由Chrome的浏览器内核Blink处理。日志可以在chrome://device-log（GET参数“refresh = 1”非常有用）中查看。

根据规范，设备可以在其二进制对象存储中的平台描述符中明确地声明对WebUSB的支持。

Offset	Field	Size	Value	Description
0	bLength	1	Number	Size of this descriptor. Must be set to 24.
1	bDescriptorType	1	Constant	DEVICE CAPABILITY descriptor type.
2	bDevCapabilityType	1	Constant	PLATFORM capability type.
3	bReserved	1	Number	This field is reserved and shall be set to zero.
4	PlatformCapabilityUUID	16	UUID	Must be set to {3408b638-09a9-47a0-8bfd-a0768815b665}.
20	bcdVersion	2	BCD	Protocol version supported. Must be set to 0×0100.
22	bVendorCode	1	Number	bRequest value used for issuing WebUSB requests.
23	iLandingPage	1	Number	URL descriptor index of the device’s landing page.

浏览器将每个USB设备存储在自己的设备存储器中。WebUSB的可访问性由本机驱动程序支持所决定。在Windows上，我们可以通过浏览器访问由WinUSB驱动程序处理的每个USB设备。其他的诸如大容量存储设备，网络摄像头或HID等就无法通过网络访问了，因为它们具有处理这些设备的专用驱动程序。

根据规范（和本博客文章），一旦设备注册，浏览器就会显示一条通知。看起来像这样：

但是，这种行为不容易重现。我们在以下系统上尝试过：

Windows 7, Chrome 61

Windows 10, Chrome 61

Debian, Chromium 60 (启用了chrome://flags/#enable-experimental-web-platform-features)

Debian, Google Chrome 61

Arch Linux, Chromium 61

Arch Linux, Google Chrome 61

Platform Descriptor中有一个有趣的元素叫做“iLandingPage”。即使规范将协议“http://”和“https://”作为前缀，我们也可以选择一个空协议，在这种情况下，我们应该可以在提供的URL本身中指定协议。

但是，Chrome已移除或根本没有实现注入任意URL前缀的功能。以下是源文件中名为“webusb_descriptors.cc”的代码片段。它解析接收到的描述头，包括“iLandingPage”。将URL前缀限制为“http://”和“https://”。

// Look up the URL prefix and append the rest of the data in the descriptor.
 std::string url;
 switch (bytes[2]) {
   case 0:
     url.append("http://");
     break;
   case 1:
     url.append("https://");
     break;
   default:
     return false;
 }
 url.append(reinterpret_cast<const char*>(bytes.data() + 3), length - 3);

请求访问设备

网页可以打开提示请求访问设备，它必须指定过滤器来过滤可用的设备。如果过滤器为空，那么即允许用户从所有可用设备中选择设备。打开的提示如下所示：

用户可以看到所有（过滤的）可用设备。设备名称引用于自身所发送的产品名称。如果没有指定产品名称，Chrome会尝试通过有关设备的已知信息来猜测一个表达性的名称。然后，它会将设备命名为“来自<vendor_name>”的未知设备。用户选择设备并点击“连接”后，即可授予访问设备的权限。

权限处理

权限由Chrome的permission API处理。一旦向网页授予权限访问设备，权限会一直持续，直到用户手动撤销。处理权限的API根据其根源区分“网页”，即当具有匹配的协议，主机和端口时，浏览器就会认为这个网页与另一网页相同。浏览器识别唯一设备的行为不是很明显，用于识别的候选目标由设备在其描述头中发送。候选目标如下：

GUID

Vendor ID

Product ID

虽然GUID是唯一的ID，但它不能用于识别设备。以下是多次插入和拔出测试设备的日志的截图，可见每次设备都有不一样的GUID，即便如此，每次插入后设备都被许可且可以访问，不需要进一步的许可请求。

这表明Chrome使用Vendor ID和Product ID的组合来标识设备。

访问设备

一旦网页被授予访问设备的权限，那么就可以访问它了。首先其必须打开设备，打开设备的过程中就开始了与设备的会话，然后设备会被锁定，这样同一浏览器会话中的其他选项卡就无法访问了。但是另一个浏览器的另一个网页仍然可以打开相同设备。

为了与设备进行通信，浏览器必须声明要与之通信的接口。在声明接口之后，主机上的任何其他应用程序都是无法声明的。使用声明的接口，页面可以与指定接口的端点通信。

接下来，页面启动控制传输来设置设备，这基本上指定了它希望与设备通信的方式以及所要求的确切功能。一旦设备设置好，它就可以传输数据，并且完成USB设备接口的所有功能。

检查WebUSB的支持

我们构建了一个小型概念性证明（PoC）工具，可以轻松确定WebUSB是否支持设备。该工具测试是否能至少声明一个已连接的USB设备的接口，如果存在，那么就意味着它可以与设备通信，因此该设备是被支持的。

不过该工具无法测试USB设备是否完全不受支持，因为无法声明接口的原因有所不同。该接口可以被另一个程序声明，或浏览器可能没有系统（Linux）的访问权限。

该工具是一个简单的静态网站。你可以点击这里下载。这是它的外观：

要测试设备是否支持，请单击“选择设备”按钮打开权限提示。此提示将列出所有可用的USB设备。通过选择所需的设备并单击“连接”，工具将打开设备，并遍历每个可用的界面，并尝试声明。结果记录在页面底部的表格中。被声明的interfaces列显示可以声明的接口编号。

如果要在其他地方使用受支持的设备，则需要刷新站点或关闭该选项卡。

安全性考虑

总体来说WebUSB是安全的，但是像所有新添加的代码一样，它扩大了代码库，因此也扩大了浏览器的受攻击面。这是一种新技术，所以问题是不可避免的，在这方面的一些安全状况已经有了初步意见。

WebUSB在Chrome的浏览器内核Blink中运行。因此，发现WebUSB中的内存崩溃可能并不比Blink中其他地方的内存崩溃更影响更大。

实现WebUSB的网站应确保节制使用XSS是一个优先事项。利用XSS漏洞的攻击者可能具有与网站相同的对已连接设备的访问权，期间用户并不会注意到。

处理WebUSB的权限对于用户可能不是很明显。当页面请求访问USB设备时，向用户发出的通知不包含任何警告，而该站点从这时起将具有对该设备的完整的，静默的USB访问权限。

我们构建了一个概念性证明（PoC）来证明这个问题。在这种情况下，基于WebUSB的ADB主机实现被用于访问连接的Android手机。一旦用户接受请求，该页面使用WebUSB可以从相机文件夹中检索所有图片。【点击这里下载PoC】

通过这种访问级别，网站不仅可以从文件系统中窃取每个可读取的文件，还可以安装APK，访问摄像头和麦克风来监视用户，并可能将权限升级到root。

该示例受到用户交互的高度限制，因此风险大大降低 – 用户必须向其手机授予网页权限，在其手机上激活USB调试，并最终允许来自主机的ADB连接。到目前为止，这只适用于Linux，因为在Windows中的实现相当不稳定。然而，它既可以作为在WebUSB上运行复杂协议的示例，也可以显示WebUSB请求的一次点击如何导致数据泄露。

您可以在下面的视频中看到PoC的操作。有两个虚拟机，左边的一个作为恶意的Web服务器，右边的一个作为受害者。网站连接到手机后，ADB连接在手机上确认。然后检索所有拍摄的照相机图像并将其显示出来。【点击这里下载源码】

视频地址：https://labs.mwrinfosecurity.com/assets/Uploads/WebADB-Demo.mp4

进一步的研究

进一步的研究可能集中在发现实现WebUSB的缺陷，并可能会披露内存崩溃bug。然而，代码库相对较小，并且新的修复也在持续写入。

另一个有趣的调查对象是用恶意的USB设备攻击Chrome。前者可能会发送错误的USB描述符，并可能在浏览器中触发未预期的行为。 Chrome可以为WebUSB（chrome://usb-internals/）添加虚拟测试设备，这很有帮助。这样的攻击向量需要物理访问设备，所以显得有点不太现实。

另外，在研究WebUSB或任何其他新的网络标准时，如Web蓝牙或Web NFC，请记住，这些功能日新月异，甚至一个月前的信息可​​能已经过时了。

总结

一般来说，由于在有限的审查期间管理和限制，WebUSB被确定具有良好的安全标准。支持的设备非常有限，WebUSB无法访问网络摄像头，HID和大容量存储设备。然而进一步研究后，我们发现这是一个有趣的技术，特别是在引入重大变化或附加功能时。

建议用户永远不要让不受信任的网站访问包含任何敏感数据的USB设备。这可能导致设备被入侵。