Cross-Origin Isolation: Sikring af JavaScript SharedArrayBuffer

I det konstant udviklende landskab af webudvikling er sikkerhed fortsat en altafgørende bekymring. Introduktionen af kraftfulde funktioner som SharedArrayBuffer i JavaScript medførte betydelige ydeevneforbedringer, men åbnede også op for nye veje til potentielle sikkerhedssårbarheder. For at mindske disse risici blev konceptet Cross-Origin Isolation (COOP/COEP) introduceret. Denne artikel dykker ned i finesserne ved Cross-Origin Isolation, dets forhold til SharedArrayBuffer, sikkerhedskonsekvenserne, og hvordan man implementerer det effektivt i sine webapplikationer.

Forståelse af SharedArrayBuffer

SharedArrayBuffer er et JavaScript-objekt, der tillader flere agenter (f.eks. Web Workers eller forskellige browserkontekster) at tilgå og ændre den samme hukommelse. Dette muliggør effektiv datadeling og parallel behandling, hvilket er særligt nyttigt til beregningsintensive opgaver som billedbehandling, video-encoding/decoding og spiludvikling.

Forestil dig for eksempel en videoredigeringsapplikation, der kører i browseren. Ved at bruge SharedArrayBuffer kan hovedtråden og flere Web Workers arbejde samtidigt på forskellige frames af videoen, hvilket reducerer behandlingstiden betydeligt.

Men muligheden for at dele hukommelse på tværs af forskellige origins (domæner) introducerer potentielle sikkerhedsrisici. Den primære bekymring er udnyttelsen af timing-angreb, såsom Spectre.

Spectre-sårbarheden og dens indvirkning

Spectre er en klasse af spekulative eksekveringssårbarheder, der påvirker moderne processorer. Disse sårbarheder tillader ondsindet kode potentielt at få adgang til data, som den ikke burde have adgang til, herunder følsomme oplysninger gemt i processorens cache.

I konteksten af webbrowsere kan Spectre udnyttes af ondsindet JavaScript-kode til at lække data fra andre websteder eller endda fra browseren selv. SharedArrayBuffer kan, når den ikke er korrekt isoleret, bruges til præcist at måle timingen af operationer, hvilket gør det lettere at udnytte Spectre-lignende sårbarheder. Ved omhyggeligt at skrive JavaScript-kode, der interagerer med SharedArrayBuffer og observerer timingforskellene, kunne en angriber potentielt udlede indholdet af processorens cache og udtrække følsomme oplysninger.

Overvej et scenarie, hvor en bruger besøger et ondsindet websted, der kører JavaScript-kode designet til at udnytte Spectre. Uden Cross-Origin Isolation kunne denne kode potentielt læse data fra andre websteder, som brugeren har besøgt i samme browsersession, såsom bankoplysninger eller personlige oplysninger.

Cross-Origin Isolation (COOP/COEP) kommer til undsætning

Cross-Origin Isolation er en sikkerhedsfunktion, der mindsker risiciene forbundet med SharedArrayBuffer og Spectre-lignende sårbarheder. Den skaber i bund og grund en strengere sikkerhedsgrænse mellem forskellige websteder og browserkontekster, hvilket forhindrer ondsindet kode i at få adgang til følsomme data.

Cross-Origin Isolation opnås ved at sætte to HTTP-response-headere:

• Cross-Origin-Opener-Policy (COOP): Denne header styrer, hvilke andre dokumenter der kan åbne det aktuelle dokument som en popup. Ved at sætte den til same-origin eller same-origin-allow-popups isoleres den aktuelle origin fra andre origins.
• Cross-Origin-Embedder-Policy (COEP): Denne header forhindrer et dokument i at indlæse cross-origin-ressourcer, der ikke eksplicit giver dokumentet tilladelse til at indlæse dem. Ved at sætte den til require-corp håndhæves det, at alle cross-origin-ressourcer skal hentes med CORS (Cross-Origin Resource Sharing) aktiveret, og crossorigin-attributten skal bruges på de HTML-tags, der indlejrer disse ressourcer.

Ved at sætte disse headere isolerer du effektivt dit websted fra andre websteder, hvilket gør det betydeligt sværere for angribere at udnytte Spectre-lignende sårbarheder.

Sådan fungerer Cross-Origin Isolation

Lad os se nærmere på, hvordan COOP og COEP arbejder sammen for at opnå Cross-Origin Isolation:

Cross-Origin-Opener-Policy (COOP)

COOP-headeren styrer, hvordan det aktuelle dokument interagerer med andre dokumenter, som det åbner som popups, eller som åbner det som en popup. Den har tre mulige værdier:

• unsafe-none: Dette er standardværdien og tillader, at dokumentet åbnes af ethvert andet dokument. Dette deaktiverer i bund og grund COOP-beskyttelse.
• same-origin: Denne værdi isolerer det aktuelle dokument til kun at blive åbnet af dokumenter fra samme origin. Hvis et dokument fra en anden origin forsøger at åbne det aktuelle dokument, vil det blive blokeret.
• same-origin-allow-popups: Denne værdi tillader dokumenter fra samme origin at åbne det aktuelle dokument som en popup, men forhindrer dokumenter fra forskellige origins i at gøre det. Dette er nyttigt i scenarier, hvor du har brug for at åbne popups fra samme origin.

Ved at sætte COOP til same-origin eller same-origin-allow-popups forhindrer du dokumenter fra forskellige origins i at få adgang til dit websteds window-objekt, hvilket reducerer angrebsfladen.

For eksempel, hvis dit websted sætter COOP til same-origin, og et ondsindet websted forsøger at åbne dit websted i en popup, vil det ondsindede websted ikke kunne få adgang til dit websteds window-objekt eller nogen af dets egenskaber. Dette forhindrer det ondsindede websted i at manipulere dit websteds indhold eller stjæle følsomme oplysninger.

Cross-Origin-Embedder-Policy (COEP)

COEP-headeren styrer, hvilke cross-origin-ressourcer der kan indlæses af det aktuelle dokument. Den har tre hovedværdier:

• unsafe-none: Dette er standardværdien og tillader, at dokumentet indlæser enhver cross-origin-ressource. Dette deaktiverer i bund og grund COEP-beskyttelse.
• require-corp: Denne værdi kræver, at alle cross-origin-ressourcer hentes med CORS aktiveret, og at crossorigin-attributten bruges på de HTML-tags, der indlejrer disse ressourcer. Det betyder, at serveren, der hoster cross-origin-ressourcen, eksplicit skal tillade dit websted at indlæse ressourcen.
• credentialless: Ligner `require-corp`, men udelader at sende legitimationsoplysninger (cookies, authorization-headere) i anmodningen. Dette er nyttigt til at indlæse offentlige ressourcer uden at lække brugerspecifikke oplysninger.

Værdien require-corp er den mest sikre mulighed og anbefales til de fleste brugsscenarier. Den sikrer, at alle cross-origin-ressourcer eksplicit er autoriseret til at blive indlæst af dit websted.

Når du bruger require-corp, skal du sikre, at alle cross-origin-ressourcer, som dit websted indlæser, serveres med de korrekte CORS-headere. Det betyder, at serveren, der hoster ressourcen, skal inkludere Access-Control-Allow-Origin-headeren i sit svar, der specificerer enten dit websteds origin eller * (hvilket tillader enhver origin at indlæse ressourcen, men generelt ikke anbefales af sikkerhedsmæssige årsager).

For eksempel, hvis dit websted indlæser et billede fra en CDN, skal CDN-serveren inkludere Access-Control-Allow-Origin-headeren i sit svar med dit websteds origin. Hvis CDN-serveren ikke inkluderer denne header, vil billedet ikke blive indlæst, og dit websted vil vise en fejl.

crossorigin-attributten bruges på HTML-tags som <img>, <script> og <link> for at angive, at ressourcen skal hentes med CORS aktiveret. For eksempel:

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

Værdien anonymous angiver, at anmodningen skal foretages uden at sende legitimationsoplysninger (f.eks. cookies). Hvis du har brug for at sende legitimationsoplysninger, kan du bruge værdien use-credentials, men du skal også sikre, at serveren, der hoster ressourcen, tillader, at der sendes legitimationsoplysninger ved at inkludere Access-Control-Allow-Credentials: true-headeren i sit svar.

Implementering af Cross-Origin Isolation

Implementering af Cross-Origin Isolation indebærer at sætte COOP- og COEP-headerne på din servers svar. Den specifikke metode til at sætte disse headere afhænger af din serverteknologi.

Eksempler på implementering

Her er nogle eksempler på, hvordan man sætter COOP- og COEP-headerne i forskellige servermiljøer:

Apache

Tilføj følgende linjer til din .htaccess-fil:

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

Nginx

Tilføj følgende linjer til din Nginx-konfigurationsfil:

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');

Husk at tilpasse disse eksempler til dit specifikke servermiljø og din konfiguration.

Verificering af Cross-Origin Isolation

Efter implementering af Cross-Origin Isolation er det afgørende at verificere, at det fungerer korrekt. Du kan gøre dette ved at tjekke COOP- og COEP-headerne i din browsers udviklerværktøjer. Åbn Network-fanen og inspicer response-headerne for dit websteds hoveddokument. Du skulle se Cross-Origin-Opener-Policy- og Cross-Origin-Embedder-Policy-headerne med de værdier, du har konfigureret.

Du kan også bruge crossOriginIsolated-egenskaben i JavaScript til at tjekke, om dit websted er Cross-Origin Isoleret:

if (crossOriginIsolated) {
  console.log("Cross-Origin Isolation er aktiveret.");
} else {
  console.warn("Cross-Origin Isolation er IKKE aktiveret.");
}

Hvis crossOriginIsolated er true, betyder det, at Cross-Origin Isolation er aktiveret, og du kan trygt bruge SharedArrayBuffer.

Fejlfinding af almindelige problemer

Implementering af Cross-Origin Isolation kan nogle gange være en udfordring, især hvis dit websted indlæser mange cross-origin-ressourcer. Her er nogle almindelige problemer og hvordan man fejlsøger dem:

• Ressourcer indlæses ikke: Hvis du bruger COEP: require-corp, skal du sørge for, at alle cross-origin-ressourcer serveres med de korrekte CORS-headere (Access-Control-Allow-Origin), og at du bruger crossorigin-attributten på de HTML-tags, der indlejrer disse ressourcer.
• Mixed content-fejl: Sørg for, at alle ressourcer indlæses over HTTPS. Blanding af HTTP- og HTTPS-ressourcer kan forårsage sikkerhedsadvarsler og forhindre ressourcer i at blive indlæst.
• Kompatibilitetsproblemer: Ældre browsere understøtter muligvis ikke COOP og COEP. Overvej at bruge et feature detection-bibliotek eller en polyfill til at levere fallback-adfærd for ældre browsere. De fulde sikkerhedsfordele opnås dog kun i understøttende browsere.
• Indvirkning på tredjeparts-scripts: Nogle tredjeparts-scripts er muligvis ikke kompatible med Cross-Origin Isolation. Test dit websted grundigt efter implementering af Cross-Origin Isolation for at sikre, at alle tredjeparts-scripts fungerer korrekt. Du skal muligvis kontakte udbyderne af tredjeparts-scripts for at anmode om support til CORS og COEP.

Alternativer til SharedArrayBuffer

Selvom SharedArrayBuffer tilbyder betydelige ydeevnefordele, er det ikke altid den rigtige løsning, især hvis du er bekymret over kompleksiteten ved at implementere Cross-Origin Isolation. Her er nogle alternativer at overveje:

• Message passing: Brug postMessage API'en til at sende data mellem forskellige browserkontekster. Dette er et sikrere alternativ til SharedArrayBuffer, da det ikke involverer direkte deling af hukommelse. Det kan dog være mindre effektivt til store dataoverførsler.
• WebAssembly: WebAssembly (Wasm) er et binært instruktionsformat, der kan eksekveres i webbrowsere. Det tilbyder næsten-native ydeevne og kan bruges til at udføre beregningsintensive opgaver uden at være afhængig af SharedArrayBuffer. Wasm kan også tilbyde et mere sikkert eksekveringsmiljø end JavaScript.
• Service Workers: Service Workers kan bruges til at udføre baggrundsopgaver og cache data. De kan også bruges til at opsnappe netværksanmodninger og ændre svar. Selvom de ikke direkte erstatter SharedArrayBuffer, kan de bruges til at forbedre ydeevnen på dit websted uden at være afhængig af delt hukommelse.

Fordele ved Cross-Origin Isolation

Udover at muliggøre sikker brug af SharedArrayBuffer, tilbyder Cross-Origin Isolation flere andre fordele:

• Forbedret sikkerhed: Det mindsker risiciene forbundet med Spectre-lignende sårbarheder og andre timing-angreb.
• Forbedret ydeevne: Det giver dig mulighed for at bruge SharedArrayBuffer til at forbedre ydeevnen af beregningsintensive opgaver.
• Mere kontrol over dit websteds sikkerhedsposition: Det giver dig mere kontrol over, hvilke cross-origin-ressourcer der kan indlæses af dit websted.
• Fremtidssikring: Efterhånden som websikkerhed fortsætter med at udvikle sig, giver Cross-Origin Isolation et solidt grundlag for fremtidige sikkerhedsforbedringer.

Konklusion

Cross-Origin Isolation (COOP/COEP) er en kritisk sikkerhedsfunktion for moderne webudvikling, især når man bruger SharedArrayBuffer. Ved at implementere Cross-Origin Isolation kan du mindske risiciene forbundet med Spectre-lignende sårbarheder og andre timing-angreb, samtidig med at du udnytter de ydeevnefordele, som SharedArrayBuffer tilbyder. Selvom implementeringen kan kræve omhyggelig overvejelse af indlæsning af cross-origin-ressourcer og potentielle kompatibilitetsproblemer, er sikkerhedsfordelene og ydeevneforbedringerne anstrengelserne værd. I takt med at nettet udvikler sig, bliver det stadig vigtigere at omfavne sikkerhedsbedste praksis som Cross-Origin Isolation for at beskytte brugerdata og sikre en tryg og sikker onlineoplevelse.

Yderligere læsning

• En guide til at aktivere cross-origin isolation
• Cross-Origin-Opener-Policy (COOP) - HTTP | MDN
• Cross-Origin-Embedder-Policy (COEP) - HTTP | MDN