API за доверени типове: Укрепване на сигурността чрез безопасно манипулиране на DOM

В непрестанната битка срещу уеб уязвимостите, атаките тип Cross-Site Scripting (XSS) остават постоянна заплаха. Тези атаки използват уязвимости в уеб приложенията, за да инжектират злонамерени скриптове в доверени уебсайтове, позволявайки на нападателите да крадат чувствителни данни, да увреждат уебсайтове или да пренасочват потребители към злонамерени сайтове. За борба с това, API за доверени типове (Trusted Types API) се появява като мощен защитен механизъм, насърчаващ безопасното манипулиране на DOM и значително намаляващ риска от XSS уязвимости.

Разбиране на Cross-Site Scripting (XSS)

XSS атаките възникват, когато данни, предоставени от потребителя, се вграждат неправилно в изходния код на уеб страница без подходящо почистване (sanitization) или кодиране. Има три основни типа XSS:

• Съхранен XSS (Stored XSS): Злонамереният скрипт се съхранява постоянно на целевия сървър (напр. в база данни, форум публикация или секция за коментари). Когато други потребители достъпят съхранените данни, скриптът се изпълнява в техните браузъри.
• Отразен XSS (Reflected XSS): Злонамереният скрипт се вгражда в URL адрес или формуляр за изпращане и незабавно се отразява обратно към потребителя в отговора. Това обикновено включва подлъгване на потребителя да кликне върху злонамерена връзка.
• Базиран на DOM XSS (DOM-based XSS): Злонамереният скрипт използва уязвимости в самия клиентски JavaScript код, вместо да разчита на съхранение на данни или отразяване от страна на сървъра. Това често включва директно манипулиране на обектния модел на документа (DOM).

Традиционно разработчиците разчитат на валидиране на входа и кодиране на изхода, за да предотвратят XSS атаки. Въпреки че тези техники са съществени, те могат да бъдат сложни за правилно прилагане и често са податливи на грешки. API за доверени типове предоставя по-здрав и лесен за разработчиците подход, като налага сигурни практики за кодиране на ниво DOM.

Представяне на API за доверени типове

API за доверени типове, функция за сигурност на уеб платформата, помага на разработчиците да пишат по-безопасни уеб приложения, като ограничава използването на потенциално опасни методи за манипулиране на DOM. То налага правилото, че DOM XSS „мивките“ (sinks) – местата, където може да възникне инжектиране на скрипт – могат да приемат само стойности, които са били изрично почистени и обвити в „Доверен тип“ (Trusted Type). Това по същество създава система от типове за низовете, използвани за манипулиране на DOM, където ненадеждни данни не могат да бъдат директно предавани на тези „мивки“.

Ключови концепции:

• DOM XSS „мивки“ (Sinks): Това са свойствата и методите, които най-често се използват за инжектиране на скрипт в страница. Примерите включват innerHTML, outerHTML, src, href и document.write.
• Доверени типове (Trusted Types): Това са специални обекти-обвивки, които показват, че даден низ е внимателно проверен и е безопасен за използване в DOM XSS „мивка“. API предоставя няколко вградени доверени типове, като TrustedHTML, TrustedScript и TrustedScriptURL.
• Политики за типове (Type Policies): Това са правилата, които определят как могат да се създават и използват доверени типове. Те указват кои функции имат право да създават доверени типове и как основните низове се почистват или валидират.

Как работят доверените типове

Основният принцип на доверените типове е да се попречи на разработчиците директно да предават ненадеждни низове към DOM XSS „мивките“. Когато доверените типове са активирани, браузърът хвърля TypeError, ако се използва обикновен низ на място, където се очаква доверен тип.

За да използвате доверени типове, първо трябва да дефинирате политика за типове. Политиката за типове е JavaScript обект, който указва как могат да се създават доверени типове. Например:

if (window.trustedTypes && window.trustedTypes.createPolicy) {
  window.myPolicy = trustedTypes.createPolicy('myPolicy', {
    createHTML: function(input) {
      // Почистете входа тук. Това е заместител; използвайте реална библиотека за почистване.
      let sanitized = DOMPurify.sanitize(input); // Пример с DOMPurify
      return sanitized;
    },
    createScriptURL: function(input) {
      // Валидирайте входа тук, за да се уверите, че е безопасен URL адрес.
      if (input.startsWith('https://example.com/')) {
        return input;
      } else {
        throw new Error('Untrusted URL: ' + input);
      }
    },
    createScript: function(input) {
         // Бъдете много внимателни при създаването на скрипт, правете го само ако знаете какво правите
         return input;
    }
  });
}

В този пример създаваме политика за типове с име "myPolicy" с три функции: createHTML, createScriptURL и createScript. Функцията createHTML почиства входния низ с помощта на библиотека за почистване като DOMPurify. Функцията createScriptURL валидира входа, за да се увери, че е безопасен URL адрес. Функцията createScript трябва да се използва с изключително внимание, в идеалния случай да се избягва, ако е възможно, тъй като позволява изпълнение на произволен скрипт.

След като политиката за типове е създадена, можете да я използвате за създаване на доверени типове:

let untrustedHTML = '<img src=x onerror=alert(1)>';
let trustedHTML = myPolicy.createHTML(untrustedHTML);

document.getElementById('myElement').innerHTML = trustedHTML;

В този пример предаваме ненадежден HTML низ към функцията createHTML на нашата политика за типове. Функцията почиства низа и връща обект TrustedHTML. След това можем безопасно да присвоим този TrustedHTML обект на свойството innerHTML на елемент, без да рискуваме XSS атака.

Предимства от използването на доверени типове

• Подобрена сигурност: Доверените типове значително намаляват риска от XSS атаки, като предотвратяват директното предаване на ненадеждни низове към DOM XSS „мивките“.
• Подобрено качество на кода: Доверените типове насърчават разработчиците да мислят по-внимателно за почистването и валидирането на данни, което води до подобрено качество на кода и практики за сигурност.
• Опростени прегледи на сигурността: Доверените типове улесняват идентифицирането и прегледа на потенциални XSS уязвимости в кода, тъй като използването на DOM XSS „мивки“ се контролира изрично от политиките за типове.
• Съвместимост с CSP: Доверените типове могат да се използват заедно с Content Security Policy (CSP), за да се подобри допълнително сигурността на уеб приложенията.

Съображения при внедряване

Внедряването на доверени типове изисква внимателно планиране и изпълнение. Ето някои важни съображения:

• Идентифицирайте DOM XSS „мивките“: Първата стъпка е да идентифицирате всички DOM XSS „мивки“ във вашето приложение. Това са свойствата и методите, които се използват за манипулиране на DOM и които потенциално биха могли да бъдат експлоатирани от XSS атаки.
• Изберете библиотека за почистване: Изберете реномирана и добре поддържана библиотека за почистване, за да почиствате ненадеждни данни преди създаването на доверени типове. DOMPurify е популярен и ефективен избор. Уверете се, че я конфигурирате правилно за вашите специфични нужди.
• Дефинирайте политики за типове: Създайте политики за типове, които указват как могат да се създават и използват доверени типове. Внимателно обмислете логиката за почистване и валидиране във вашите политики за типове, за да сте сигурни, че те са ефективни в предотвратяването на XSS атаки.
• Актуализирайте кода: Актуализирайте кода си, за да използвате доверени типове, когато манипулирате DOM с потенциално ненадеждни данни. Заменете директните присвоявания към DOM XSS „мивки“ с присвоявания на доверени типове.
• Тествайте обстойно: Тествайте приложението си обстойно след внедряването на доверени типове, за да се уверите, че работи правилно и че няма регресии. Обърнете специално внимание на областите, където манипулирате DOM.
• Стратегия за миграция: Внедряването на доверени типове в голяма, съществуваща кодова база може да бъде предизвикателство. Обмислете стратегия за постепенна миграция, като започнете с най-критичните области на вашето приложение. Първоначално можете да активирате доверените типове в режим "само за докладване" (report-only), за да идентифицирате нарушенията, без да счупите приложението си.

Примерни сценарии

Нека разгледаме някои практически примери за това как доверените типове могат да се използват в различни сценарии:

Сценарий 1: Показване на съдържание, генерирано от потребители

Уебсайт позволява на потребителите да изпращат коментари и публикации. Без доверени типове, показването на това съдържание може да бъде уязвимо за XSS атаки. Като използвате доверени типове, можете да почистите генерираното от потребителите съдържание преди да го покажете, гарантирайки, че всякакви злонамерени скриптове са премахнати.

// Преди доверени типове:
// document.getElementById('comments').innerHTML = userComment; // Уязвимо за XSS

// След доверени типове:
let trustedHTML = myPolicy.createHTML(userComment);
document.getElementById('comments').innerHTML = trustedHTML;

Сценарий 2: Зареждане на външни JavaScript файлове

Уебсайт динамично зарежда JavaScript файлове от външни източници. Без доверени типове, злонамерен нападател би могъл потенциално да замени един от тези файлове със свой собствен злонамерен скрипт. Като използвате доверени типове, можете да валидирате URL адреса на скриптовия файл преди да го заредите, гарантирайки, че той идва от доверен източник.

// Преди доверени типове:
// let script = document.createElement('script');
// script.src = untrustedURL; // Уязвимо за XSS
// document.head.appendChild(script);

// След доверени типове:
let trustedScriptURL = myPolicy.createScriptURL(untrustedURL);
let script = document.createElement('script');
script.src = trustedScriptURL;
document.head.appendChild(script);

Сценарий 3: Задаване на атрибути на елементи

Уебсайт задава атрибути на DOM елементи въз основа на въведени от потребителя данни. Например, задаване на атрибута `href` на котва (anchor tag). Без доверени типове, злонамерен нападател би могъл да инжектира JavaScript URI, което да доведе до XSS. С доверени типове можете да валидирате URL адреса, преди да зададете атрибута.

// Преди доверени типове:
// anchorElement.href = userInputURL; // Уязвимо за XSS

// След доверени типове:
let trustedURL = myPolicy.createScriptURL(userInputURL);
anchorElement.href = trustedURL;

Доверени типове и Content Security Policy (CSP)

Доверените типове работят добре в комбинация с Content Security Policy (CSP), за да осигурят защита в дълбочина срещу XSS атаки. CSP е механизъм за сигурност, който ви позволява да посочите кои източници на съдържание са разрешени за зареждане на вашия уебсайт. Като комбинирате доверени типове с CSP, можете да създадете изключително сигурно уеб приложение.

За да активирате доверените типове в CSP, можете да използвате директивата require-trusted-types-for. Тази директива указва, че доверените типове са задължителни за всички DOM XSS „мивки“. Например:

Content-Security-Policy: require-trusted-types-for 'script'; trusted-types myPolicy;

Този CSP хедър казва на браузъра да изисква доверени типове за всяко изпълнение на скрипт и да разрешава само доверени типове, създадени от политиката за типове "myPolicy".

Поддръжка от браузъри и полифили

Поддръжката на доверени типове от браузърите нараства, но все още не е универсално достъпна. Към края на 2024 г. основните браузъри като Chrome, Firefox и Edge имат добра поддръжка. Поддръжката в Safari изостава. Проверете CanIUse.com за най-новата информация за съвместимост с браузъри.

За по-стари браузъри, които не поддържат доверени типове нативно, можете да използвате полифил (polyfill). Полифилът е част от JavaScript код, която предоставя функционалността на по-нова функция в по-стари браузъри. Налични са няколко полифила за доверени типове, като този, предоставен от Google. Полифилите обаче не предоставят същото ниво на сигурност като нативната поддръжка. Те основно помагат със съвместимостта и ви позволяват да започнете да използвате API, дори ако някои от вашите потребители са с по-стари браузъри.

Алтернативи и съображения

Въпреки че доверените типове предлагат значително повишаване на сигурността, е важно да се признаят алтернативните подходи и сценарии, при които те може да не са идеалното решение:

• Интеграция с фреймуърци: Съвременните JavaScript фреймуърци като React, Angular и Vue.js често се справят с манипулирането на DOM по начин, който намалява рисковете от XSS. Тези фреймуърци обикновено екранират данните по подразбиране и насърчават използването на сигурни модели за кодиране. Въпреки това, дори и с фреймуърци, все още е възможно да се въведат XSS уязвимости, ако заобиколите вградените защити на фреймуърка или използвате `dangerouslySetInnerHTML` (React) или подобни функционалности неправилно.
• Строга валидация на входа и кодиране на изхода: Традиционните методи за валидация на входа и кодиране на изхода остават ключови. Доверените типове допълват тези техники; те не ги заместват. Валидацията на входа гарантира, че данните, влизащи във вашето приложение, са добре оформени и отговарят на очакваните формати. Кодирането на изхода гарантира, че данните са правилно екранирани, когато се показват на страницата, предотвратявайки браузърите да ги интерпретират като код.
• Допълнително натоварване на производителността: Въпреки че обикновено е минимално, може да има леко допълнително натоварване на производителността, свързано с процесите на почистване и валидиране, изисквани от доверените типове. Важно е да профилирате приложението си, за да идентифицирате всякакви тесни места в производителността и да оптимизирате съответно.
• Тежест за поддръжка: Внедряването и поддържането на доверени типове изисква солидно разбиране на DOM структурата и потока от данни на вашето приложение. Създаването и управлението на политики за типове може да добави към тежестта за поддръжка.

Реални примери и казуси

Няколко организации успешно са внедрили доверени типове, за да подобрят сигурността на своите уеб приложения. Например, Google използва широко доверени типове в своите продукти и услуги. Други компании във финансовия и електронната търговия, където сигурността е от първостепенно значение, също приемат доверени типове, за да защитят чувствителни потребителски данни и да предотвратят финансови измами. Тези реални примери демонстрират ефективността на доверените типове за намаляване на рисковете от XSS в сложни и високорискови среди.

Заключение

API за доверени типове представлява значителна стъпка напред в сигурността на уеб приложенията, предоставяйки здрав и лесен за разработчиците механизъм за предотвратяване на XSS атаки. Като налага сигурни практики за манипулиране на DOM и насърчава внимателното почистване и валидиране на данни, доверените типове дават възможност на разработчиците да изграждат по-безопасни и по-надеждни уеб приложения. Въпреки че внедряването на доверени типове изисква внимателно планиране и изпълнение, ползите по отношение на подобрената сигурност и качеството на кода си струват усилията. Тъй като поддръжката на доверени типове от браузърите продължава да расте, вероятно те ще се превърнат във все по-важен инструмент в борбата срещу уеб уязвимостите.

Като глобална аудитория, възприемането на най-добрите практики за сигурност като използването на доверени типове не е само за защита на отделни приложения, а за насърчаване на по-безопасен и по-надежден уеб за всички. Това е особено важно в един глобализиран свят, където данните преминават през граници и пробивите в сигурността могат да имат далечни последици. Независимо дали сте разработчик в Токио, специалист по сигурността в Лондон или собственик на бизнес в Сао Пауло, разбирането и внедряването на технологии като доверени типове е от съществено значение за изграждането на сигурна и устойчива цифрова екосистема.