العزل عبر الأصول: تأمين SharedArrayBuffer في جافاسكريبت

في المشهد المتطور باستمرار لتطوير الويب، يظل الأمان هو الشاغل الأكبر. إن إدخال ميزات قوية مثل SharedArrayBuffer في جافاسكريبت قد جلب تحسينات كبيرة في الأداء ولكنه فتح أيضًا آفاقًا جديدة لنقاط الضعف الأمنية المحتملة. للتخفيف من هذه المخاطر، تم تقديم مفهوم العزل عبر الأصول (COOP/COEP). تتعمق هذه المقالة في تعقيدات العزل عبر الأصول، وعلاقته بـ SharedArrayBuffer، والآثار الأمنية، وكيفية تنفيذه بفعالية في تطبيقات الويب الخاصة بك.

فهم SharedArrayBuffer

SharedArrayBuffer هو كائن جافاسكريبت يسمح لوكلاء متعددين (مثل Web Workers أو سياقات متصفح مختلفة) بالوصول إلى نفس الذاكرة وتعديلها. هذا يتيح مشاركة البيانات بكفاءة والمعالجة المتوازية، وهو أمر مفيد بشكل خاص للمهام التي تتطلب حسابات مكثفة مثل معالجة الصور وترميز/فك ترميز الفيديو وتطوير الألعاب.

على سبيل المثال، تخيل تطبيقًا لتحرير الفيديو يعمل في المتصفح. باستخدام SharedArrayBuffer، يمكن للخيط الرئيسي وعدد من Web Workers العمل في وقت واحد على إطارات مختلفة من الفيديو، مما يقلل بشكل كبير من وقت المعالجة.

ومع ذلك، فإن القدرة على مشاركة الذاكرة عبر أصول (نطاقات) مختلفة تقدم مخاطر أمنية محتملة. الشاغل الأساسي هو استغلال هجمات التوقيت، مثل Spectre.

ثغرة Spectre وتأثيرها

Spectre هي فئة من ثغرات التنفيذ التخميني التي تؤثر على المعالجات الحديثة. تسمح هذه الثغرات للشفرات الخبيثة بالوصول المحتمل إلى بيانات لا ينبغي لها الوصول إليها، بما في ذلك المعلومات الحساسة المخزنة في ذاكرة التخزين المؤقت للمعالج.

في سياق متصفحات الويب، يمكن استغلال Spectre بواسطة شفرة جافاسكريبت خبيثة لتسريب البيانات من مواقع الويب الأخرى أو حتى من المتصفح نفسه. يمكن استخدام SharedArrayBuffer، عندما لا يتم عزله بشكل صحيح، لقياس توقيت العمليات بدقة، مما يسهل استغلال الثغرات الشبيهة بـ Spectre. من خلال صياغة شفرة جافاسكريبت تتفاعل مع SharedArrayBuffer ومراقبة فروق التوقيت بعناية، يمكن للمهاجم أن يستنتج محتويات ذاكرة التخزين المؤقت للمعالج ويستخرج معلومات حساسة.

خذ بعين الاعتبار سيناريو يزور فيه مستخدم موقعًا خبيثًا يشغل شفرة جافاسكريبت مصممة لاستغلال Spectre. بدون العزل عبر الأصول، يمكن لهذه الشفرة قراءة البيانات من مواقع الويب الأخرى التي زارها المستخدم في نفس جلسة المتصفح، مثل التفاصيل المصرفية أو المعلومات الشخصية.

العزل عبر الأصول (COOP/COEP) للإنقاذ

العزل عبر الأصول هو ميزة أمان تخفف من المخاطر المرتبطة بـ SharedArrayBuffer والثغرات الشبيهة بـ Spectre. إنه يخلق بشكل أساسي حدودًا أمنية أكثر صرامة بين مواقع الويب المختلفة وسياقات المتصفح، مما يمنع الشفرات الخبيثة من الوصول إلى البيانات الحساسة.

يتم تحقيق العزل عبر الأصول عن طريق تعيين ترويستين (headers) لاستجابة HTTP:

• Cross-Origin-Opener-Policy (COOP): تتحكم هذه الترويسة في المستندات الأخرى التي يمكنها فتح المستند الحالي كنافذة منبثقة. يؤدي تعيينها إلى same-origin أو same-origin-allow-popups إلى عزل الأصل الحالي عن الأصول الأخرى.
• Cross-Origin-Embedder-Policy (COEP): تمنع هذه الترويسة المستند من تحميل الموارد عبر الأصول التي لا تمنح المستند صراحةً إذنًا لتحميلها. يؤدي تعيينها إلى require-corp إلى فرض جلب جميع الموارد عبر الأصول مع تمكين CORS (مشاركة الموارد عبر الأصول)، ويجب استخدام السمة crossorigin في علامات HTML التي تدمج تلك الموارد.

من خلال تعيين هذه الترويسات، فإنك تعزل موقع الويب الخاص بك بشكل فعال عن مواقع الويب الأخرى، مما يجعل من الصعب جدًا على المهاجمين استغلال الثغرات الشبيهة بـ Spectre.

كيف يعمل العزل عبر الأصول

دعنا نحلل كيفية عمل COOP و COEP معًا لتحقيق العزل عبر الأصول:

سياسة فتح الموارد عبر الأصول (COOP)

تتحكم ترويسة COOP في كيفية تفاعل المستند الحالي مع المستندات الأخرى التي يفتحها كنوافذ منبثقة أو التي تفتحه كنافذة منبثقة. لها ثلاث قيم محتملة:

• unsafe-none: هذه هي القيمة الافتراضية وتسمح بفتح المستند من قبل أي مستند آخر. هذا يعطل حماية COOP بشكل أساسي.
• same-origin: تعزل هذه القيمة المستند الحالي ليتم فتحه فقط بواسطة المستندات من نفس الأصل. إذا حاول مستند من أصل مختلف فتح المستند الحالي، فسيتم حظره.
• same-origin-allow-popups: تسمح هذه القيمة للمستندات من نفس الأصل بفتح المستند الحالي كنافذة منبثقة، ولكنها تمنع المستندات من أصول مختلفة من القيام بذلك. هذا مفيد للسيناريوهات التي تحتاج فيها إلى فتح نوافذ منبثقة من نفس الأصل.

من خلال تعيين COOP إلى same-origin أو same-origin-allow-popups، فإنك تمنع المستندات من أصول مختلفة من الوصول إلى كائن النافذة (window object) لموقعك، مما يقلل من سطح الهجوم.

على سبيل المثال، إذا قام موقعك بتعيين COOP إلى same-origin، وحاول موقع ويب خبيث فتح موقعك في نافذة منبثقة، فلن يتمكن الموقع الخبيث من الوصول إلى كائن window الخاص بموقعك أو أي من خصائصه. هذا يمنع الموقع الخبيث من التلاعب بمحتوى موقعك أو سرقة معلومات حساسة.

سياسة تضمين الموارد عبر الأصول (COEP)

تتحكم ترويسة COEP في الموارد عبر الأصول التي يمكن تحميلها بواسطة المستند الحالي. لها ثلاث قيم رئيسية:

• unsafe-none: هذه هي القيمة الافتراضية وتسمح للمستند بتحميل أي مورد عبر الأصول. هذا يعطل حماية COEP بشكل أساسي.
• require-corp: تتطلب هذه القيمة أن يتم جلب جميع الموارد عبر الأصول مع تمكين CORS، ويجب استخدام السمة crossorigin في علامات HTML التي تدمج تلك الموارد. هذا يعني أن الخادم الذي يستضيف المورد عبر الأصل يجب أن يسمح صراحةً لموقعك بتحميل المورد.
• credentialless: مشابهة لـ `require-corp`، ولكنها تحذف إرسال بيانات الاعتماد (ملفات تعريف الارتباط، ترويسات المصادقة) في الطلب. هذا مفيد لتحميل الموارد العامة دون تسريب معلومات خاصة بالمستخدم.

قيمة require-corp هي الخيار الأكثر أمانًا ويوصى بها لمعظم حالات الاستخدام. إنها تضمن أن جميع الموارد عبر الأصول مصرح بها صراحة ليتم تحميلها بواسطة موقع الويب الخاص بك.

عند استخدام require-corp، تحتاج إلى التأكد من أن جميع الموارد عبر الأصول التي يحملها موقعك يتم تقديمها مع ترويسات CORS المناسبة. هذا يعني أن الخادم الذي يستضيف المورد يجب أن يتضمن ترويسة Access-Control-Allow-Origin في استجابته، محددًا إما أصل موقعك أو * (مما يسمح لأي أصل بتحميل المورد، ولكنه غير مستحسن بشكل عام لأسباب أمنية).

على سبيل المثال، إذا قام موقعك بتحميل صورة من CDN، فيجب على خادم CDN تضمين ترويسة Access-Control-Allow-Origin في استجابته، مع تحديد أصل موقعك. إذا لم يقم خادم CDN بتضمين هذه الترويسة، فلن يتم تحميل الصورة، وسيعرض موقعك خطأ.

تُستخدم السمة crossorigin في علامات HTML مثل <img>، <script>، و <link> للإشارة إلى أنه يجب جلب المورد مع تمكين CORS. على سبيل المثال:

<img src="https://example.com/image.jpg" crossorigin="anonymous">
<script src="https://example.com/script.js" crossorigin="anonymous">

تشير القيمة anonymous إلى أنه يجب إجراء الطلب دون إرسال بيانات الاعتماد (مثل ملفات تعريف الارتباط). إذا كنت بحاجة إلى إرسال بيانات الاعتماد، يمكنك استخدام القيمة use-credentials، ولكنك تحتاج أيضًا إلى التأكد من أن الخادم الذي يستضيف المورد يسمح بإرسال بيانات الاعتماد عن طريق تضمين ترويسة Access-Control-Allow-Credentials: true في استجابته.

تطبيق العزل عبر الأصول

يتضمن تطبيق العزل عبر الأصول تعيين ترويسات COOP و COEP في استجابات الخادم الخاص بك. تعتمد الطريقة المحددة لتعيين هذه الترويسات على تقنية الخادم التي تستخدمها.

أمثلة على التطبيق

فيما يلي بعض الأمثلة على كيفية تعيين ترويسات COOP و COEP في بيئات خادم مختلفة:

Apache

أضف الأسطر التالية إلى ملف .htaccess الخاص بك:

Header set Cross-Origin-Opener-Policy "same-origin"
Header set Cross-Origin-Embedder-Policy "require-corp"

Nginx

أضف الأسطر التالية إلى ملف تكوين Nginx الخاص بك:

add_header Cross-Origin-Opener-Policy "same-origin";
add_header Cross-Origin-Embedder-Policy "require-corp";

Node.js (Express)

app.use((req, res, next) => {
  res.setHeader("Cross-Origin-Opener-Policy", "same-origin");
  res.setHeader("Cross-Origin-Embedder-Policy", "require-corp");
  next();
});

Python (Flask)

@app.after_request
def add_security_headers(response):
    response.headers['Cross-Origin-Opener-Policy'] = 'same-origin'
    response.headers['Cross-Origin-Embedder-Policy'] = 'require-corp'
    return response

PHP

header('Cross-Origin-Opener-Policy: same-origin');
header('Cross-Origin-Embedder-Policy: require-corp');

تذكر تكييف هذه الأمثلة مع بيئة الخادم والتكوين الخاصين بك.

التحقق من العزل عبر الأصول

بعد تطبيق العزل عبر الأصول، من الضروري التحقق من أنه يعمل بشكل صحيح. يمكنك القيام بذلك عن طريق التحقق من ترويسات COOP و COEP في أدوات المطور في متصفحك. افتح علامة التبويب Network (الشبكة) وافحص ترويسات الاستجابة للمستند الرئيسي لموقعك. يجب أن ترى ترويستي Cross-Origin-Opener-Policy و Cross-Origin-Embedder-Policy بالقيم التي قمت بتكوينها.

يمكنك أيضًا استخدام خاصية crossOriginIsolated في جافاسكريبت للتحقق مما إذا كان موقعك معزولاً عبر الأصول:

if (crossOriginIsolated) {
  console.log("Cross-Origin Isolation is enabled.");
} else {
  console.warn("Cross-Origin Isolation is NOT enabled.");
}

إذا كانت قيمة crossOriginIsolated هي true، فهذا يعني أن العزل عبر الأصول مفعل، ويمكنك استخدام SharedArrayBuffer بأمان.

استكشاف المشكلات الشائعة وإصلاحها

قد يكون تطبيق العزل عبر الأصول أمرًا صعبًا في بعض الأحيان، خاصة إذا كان موقعك يحمل الكثير من الموارد عبر الأصول. فيما يلي بعض المشكلات الشائعة وكيفية استكشافها وإصلاحها:

• فشل تحميل الموارد: إذا كنت تستخدم COEP: require-corp، فتأكد من أن جميع الموارد عبر الأصول يتم تقديمها مع ترويسات CORS الصحيحة (Access-Control-Allow-Origin) وأنك تستخدم السمة crossorigin في علامات HTML التي تدمج تلك الموارد.
• أخطاء المحتوى المختلط: تأكد من تحميل جميع الموارد عبر HTTPS. يمكن أن يؤدي خلط موارد HTTP و HTTPS إلى تحذيرات أمنية ومنع تحميل الموارد.
• مشكلات التوافق: قد لا تدعم المتصفحات القديمة COOP و COEP. فكر في استخدام مكتبة للكشف عن الميزات أو polyfill لتوفير سلوك احتياطي للمتصفحات القديمة. ومع ذلك، لا تتحقق الفوائد الأمنية الكاملة إلا في المتصفحات الداعمة.
• التأثير على نصوص الطرف الثالث: قد لا تكون بعض نصوص الطرف الثالث متوافقة مع العزل عبر الأصول. اختبر موقعك جيدًا بعد تطبيق العزل عبر الأصول للتأكد من أن جميع نصوص الطرف الثالث تعمل بشكل صحيح. قد تحتاج إلى الاتصال بموفري نصوص الطرف الثالث لطلب الدعم لـ CORS و COEP.

بدائل لـ SharedArrayBuffer

بينما يوفر SharedArrayBuffer مزايا أداء كبيرة، إلا أنه ليس دائمًا الحل الصحيح، خاصة إذا كنت قلقًا بشأن تعقيد تطبيق العزل عبر الأصول. فيما يلي بعض البدائل التي يجب مراعاتها:

• تمرير الرسائل (Message passing): استخدم واجهة برمجة التطبيقات postMessage لإرسال البيانات بين سياقات المتصفح المختلفة. هذا بديل أكثر أمانًا لـ SharedArrayBuffer، لأنه لا يتضمن مشاركة الذاكرة مباشرة. ومع ذلك، يمكن أن يكون أقل كفاءة لنقل البيانات الكبيرة.
• WebAssembly: WebAssembly (Wasm) هو تنسيق تعليمات ثنائي يمكن تنفيذه في متصفحات الويب. إنه يوفر أداءً شبه أصلي ويمكن استخدامه لأداء المهام التي تتطلب حسابات مكثفة دون الاعتماد على SharedArrayBuffer. يمكن لـ Wasm أيضًا توفير بيئة تنفيذ أكثر أمانًا من جافاسكريبت.
• Service Workers: يمكن استخدام Service Workers لأداء المهام في الخلفية وتخزين البيانات مؤقتًا. يمكن استخدامها أيضًا لاعتراض طلبات الشبكة وتعديل الاستجابات. على الرغم من أنها لا تحل محل SharedArrayBuffer مباشرة، إلا أنه يمكن استخدامها لتحسين أداء موقعك دون الاعتماد على الذاكرة المشتركة.

فوائد العزل عبر الأصول

إلى جانب تمكين الاستخدام الآمن لـ SharedArrayBuffer، يقدم العزل عبر الأصول العديد من الفوائد الأخرى:

• أمان معزز: يخفف من المخاطر المرتبطة بالثغرات الشبيهة بـ Spectre وهجمات التوقيت الأخرى.
• أداء محسن: يسمح لك باستخدام SharedArrayBuffer لتحسين أداء المهام التي تتطلب حسابات مكثفة.
• مزيد من التحكم في الوضع الأمني لموقعك: يمنحك مزيدًا من التحكم في الموارد عبر الأصول التي يمكن تحميلها بواسطة موقعك.
• مواكبة المستقبل: مع استمرار تطور أمان الويب، يوفر العزل عبر الأصول أساسًا متينًا للتحسينات الأمنية المستقبلية.

الخاتمة

العزل عبر الأصول (COOP/COEP) هو ميزة أمان حاسمة لتطوير الويب الحديث، خاصة عند استخدام SharedArrayBuffer. من خلال تطبيق العزل عبر الأصول، يمكنك التخفيف من المخاطر المرتبطة بالثغرات الشبيهة بـ Spectre وهجمات التوقيت الأخرى، مع الاستفادة في نفس الوقت من مزايا الأداء التي يوفرها SharedArrayBuffer. على الرغم من أن التنفيذ قد يتطلب دراسة متأنية لتحميل الموارد عبر الأصول ومشكلات التوافق المحتملة، إلا أن الفوائد الأمنية ومكاسب الأداء تستحق الجهد المبذول. مع تطور الويب، يصبح تبني أفضل ممارسات الأمان مثل العزل عبر الأصول ذا أهمية متزايدة لحماية بيانات المستخدم وضمان تجربة آمنة ومأمونة عبر الإنترنت.

قراءات إضافية

• A guide to enable cross-origin isolation
• Cross-Origin-Opener-Policy (COOP) - HTTP | MDN
• Cross-Origin-Embedder-Policy (COEP) - HTTP | MDN