نگاهی عمیق به ایزوله‌سازی بین-مبداء (COOP/COEP)، امنیت SharedArrayBuffer، مقابله با Spectre و بهترین شیوه‌ها برای توسعه وب مدرن.
ایزوله‌سازی بین-مبداء: ایمن‌سازی SharedArrayBuffer در جاوااسکریپت
در چشم‌انداز همواره در حال تحول توسعه وب، امنیت همچنان یک نگرانی اساسی است. معرفی ویژگی‌های قدرتمندی مانند SharedArrayBuffer در جاوااسکریپت بهبودهای قابل توجهی در عملکرد به همراه داشت، اما همزمان راه‌های جدیدی را برای آسیب‌پذیری‌های امنیتی بالقوه باز کرد. برای کاهش این خطرات، مفهوم ایزوله‌سازی بین-مبداء (Cross-Origin Isolation) یا (COOP/COEP) معرفی شد. این مقاله به بررسی پیچیدگی‌های ایزوله‌سازی بین-مبداء، ارتباط آن با SharedArrayBuffer، پیامدهای امنیتی و نحوه پیاده‌سازی مؤثر آن در برنامه‌های وب شما می‌پردازد.
درک SharedArrayBuffer
SharedArrayBuffer یک شیء جاوااسکریپت است که به چندین عامل (مانند Web Workers یا زمینه‌های مختلف مرورگر) اجازه می‌دهد تا به یک حافظه مشترک دسترسی داشته باشند و آن را تغییر دهند. این امر اشتراک‌گذاری کارآمد داده و پردازش موازی را ممکن می‌سازد که به ویژه برای وظایف سنگین محاسباتی مانند پردازش تصویر، رمزگذاری/رمزگشایی ویدیو و توسعه بازی مفید است.
برای مثال، یک برنامه ویرایش ویدیو را که در مرورگر اجرا می‌شود، تصور کنید. با استفاده از SharedArrayBuffer، رشته اصلی و چندین Web Worker می‌توانند به طور همزمان روی فریم‌های مختلف ویدیو کار کنند و زمان پردازش را به طور قابل توجهی کاهش دهند.
با این حال، قابلیت به اشتراک‌گذاری حافظه بین مبداهای (دامنه‌های) مختلف، خطرات امنیتی بالقوه‌ای را به همراه دارد. نگرانی اصلی، بهره‌برداری از حملات زمانی (timing attacks) مانند Spectre است.
آسیب‌پذیری Spectre و تأثیر آن
Spectre دسته‌ای از آسیب‌پذیری‌های اجرای سوداگرانه (speculative execution) است که پردازنده‌های مدرن را تحت تأثیر قرار می‌دهد. این آسیب‌پذیری‌ها به کدهای مخرب اجازه می‌دهند تا به طور بالقوه به داده‌هایی که نباید به آن‌ها دسترسی داشته باشند، از جمله اطلاعات حساس ذخیره شده در حافظه نهان (cache) پردازنده، دسترسی پیدا کنند.
در زمینه مرورگرهای وب، Spectre می‌تواند توسط کد جاوااسکریپت مخرب برای نشت داده از وب‌سایت‌های دیگر یا حتی از خود مرورگر مورد سوء استفاده قرار گیرد. SharedArrayBuffer، هنگامی که به درستی ایزوله نشده باشد، می‌تواند برای اندازه‌گیری دقیق زمان عملیات استفاده شود و بهره‌برداری از آسیب‌پذیری‌های مشابه Spectre را آسان‌تر کند. با ساخت دقیق کد جاوااسکریپت که با SharedArrayBuffer تعامل دارد و مشاهده تفاوت‌های زمانی، یک مهاجم می‌تواند به طور بالقوه محتویات حافظه نهان پردازنده را استنباط کرده و اطلاعات حساس را استخراج کند.
سناریویی را در نظر بگیرید که در آن کاربر از یک وب‌سایت مخرب بازدید می‌کند که کد جاوااسکریپتی را برای بهره‌برداری از Spectre اجرا می‌کند. بدون ایزوله‌سازی بین-مبداء، این کد می‌تواند به طور بالقوه داده‌ها را از وب‌سایت‌های دیگری که کاربر در همان جلسه مرورگر بازدید کرده است، مانند جزئیات بانکی یا اطلاعات شخصی، بخواند.
ایزوله‌سازی بین-مبداء (COOP/COEP) به عنوان راه‌حل
ایزوله‌سازی بین-مبداء یک ویژگی امنیتی است که خطرات مرتبط با SharedArrayBuffer و آسیب‌پذیری‌های مشابه Spectre را کاهش می‌دهد. این ویژگی اساساً یک مرز امنیتی سخت‌گیرانه‌تر بین وب‌سایت‌ها و زمینه‌های مختلف مرورگر ایجاد می‌کند و از دسترسی کدهای مخرب به داده‌های حساس جلوگیری می‌کند.
ایزوله‌سازی بین-مبداء با تنظیم دو هدر پاسخ HTTP به دست می‌آید:
- Cross-Origin-Opener-Policy (COOP): این هدر کنترل می‌کند که کدام اسناد دیگر می‌توانند سند فعلی را به عنوان یک پنجره پاپ‌آپ باز کنند. تنظیم آن به
same-originیاsame-origin-allow-popupsمبدا فعلی را از مبداهای دیگر ایزوله می‌کند. - Cross-Origin-Embedder-Policy (COEP): این هدر از بارگیری منابع بین-مبدائی که صراحتاً به سند اجازه بارگیری نمی‌دهند، جلوگیری می‌کند. تنظیم آن به
require-corpالزام می‌کند که تمام منابع بین-مبداء باید با CORS (Cross-Origin Resource Sharing) فعال‌شده دریافت شوند و صفتcrossoriginباید روی تگ‌های HTML که آن منابع را جاسازی می‌کنند، استفاده شود.
با تنظیم این هدرها، شما به طور مؤثر وب‌سایت خود را از وب‌سایت‌های دیگر ایزوله می‌کنید و بهره‌برداری از آسیب‌پذیری‌های مشابه Spectre را برای مهاجمان به طور قابل توجهی دشوارتر می‌کنید.
ایزوله‌سازی بین-مبداء چگونه کار می‌کند
بیایید نحوه عملکرد COOP و COEP را برای دستیابی به ایزوله‌سازی بین-مبداء بررسی کنیم:
Cross-Origin-Opener-Policy (COOP)
هدر COOP نحوه تعامل سند فعلی با اسناد دیگری را که به عنوان پاپ‌آپ باز می‌کند یا آن را به عنوان پاپ‌آپ باز می‌کنند، کنترل می‌کند. این هدر سه مقدار ممکن دارد:
unsafe-none: این مقدار پیش‌فرض است و اجازه می‌دهد سند توسط هر سند دیگری باز شود. این اساساً حفاظت COOP را غیرفعال می‌کند.same-origin: این مقدار سند فعلی را ایزوله می‌کند تا فقط توسط اسنادی از همان مبدا باز شود. اگر سندی از یک مبدا متفاوت سعی در باز کردن سند فعلی داشته باشد، مسدود خواهد شد.same-origin-allow-popups: این مقدار به اسناد از همان مبدا اجازه می‌دهد تا سند فعلی را به عنوان پاپ‌آپ باز کنند، اما از انجام این کار توسط اسناد از مبداهای مختلف جلوگیری می‌کند. این برای سناریوهایی مفید است که نیاز به باز کردن پاپ‌آپ از همان مبدا دارید.
با تنظیم COOP به same-origin یا same-origin-allow-popups، شما از دسترسی اسناد از مبداهای مختلف به شیء window وب‌سایت خود جلوگیری می‌کنید که سطح حمله را کاهش می‌دهد.
برای مثال، اگر وب‌سایت شما COOP را به same-origin تنظیم کند و یک وب‌سایت مخرب سعی کند وب‌سایت شما را در یک پاپ‌آپ باز کند، وب‌سایت مخرب قادر به دسترسی به شیء window وب‌سایت شما یا هیچ یک از ویژگی‌های آن نخواهد بود. این امر از دستکاری محتوای وب‌سایت شما یا سرقت اطلاعات حساس توسط وب‌سایت مخرب جلوگیری می‌کند.
Cross-Origin-Embedder-Policy (COEP)
هدر COEP کنترل می‌کند که کدام منابع بین-مبداء می‌توانند توسط سند فعلی بارگیری شوند. این هدر سه مقدار اصلی دارد:
unsafe-none: این مقدار پیش‌فرض است و اجازه می‌دهد سند هر منبع بین-مبدائی را بارگیری کند. این اساساً حفاظت COEP را غیرفعال می‌کند.require-corp: این مقدار الزام می‌کند که تمام منابع بین-مبداء باید با CORS فعال‌شده دریافت شوند و صفتcrossoriginباید روی تگ‌های HTML که آن منابع را جاسازی می‌کنند، استفاده شود. این بدان معناست که سروری که منبع بین-مبداء را میزبانی می‌کند باید صراحتاً به وب‌سایت شما اجازه بارگیری منبع را بدهد.credentialless: شبیه به `require-corp` است، اما از ارسال اعتبارنامه‌ها (کوکی‌ها، هدرهای احراز هویت) در درخواست صرف‌نظر می‌کند. این برای بارگیری منابع عمومی بدون نشت اطلاعات خاص کاربر مفید است.
مقدار require-corp امن‌ترین گزینه است و برای اکثر موارد استفاده توصیه می‌شود. این تضمین می‌کند که تمام منابع بین-مبداء به صراحت برای بارگیری توسط وب‌سایت شما مجاز هستند.
هنگام استفاده از require-corp، باید اطمینان حاصل کنید که تمام منابع بین-مبدائی که وب‌سایت شما بارگیری می‌کند با هدرهای CORS مناسب ارائه می‌شوند. این بدان معناست که سرور میزبان منبع باید هدر Access-Control-Allow-Origin را در پاسخ خود بگنجاند و مبدا وب‌سایت شما یا * را مشخص کند (که به هر مبدائی اجازه بارگیری منبع را می‌دهد، اما به دلایل امنیتی عموماً توصیه نمی‌شود).
برای مثال، اگر وب‌سایت شما تصویری را از یک CDN بارگیری می‌کند، سرور CDN باید هدر Access-Control-Allow-Origin را در پاسخ خود با مشخص کردن مبدا وب‌سایت شما بگنجاند. اگر سرور CDN این هدر را نداشته باشد، تصویر بارگیری نخواهد شد و وب‌سایت شما یک خطا نمایش می‌دهد.
صفت crossorigin بر روی تگ‌های HTML مانند <img>، <script> و <link> استفاده می‌شود تا نشان دهد که منبع باید با CORS فعال‌شده دریافت شود. برای مثال:
<img src="https://example.com/image.jpg" crossorigin="anonymous">
<script src="https://example.com/script.js" crossorigin="anonymous">
مقدار anonymous نشان می‌دهد که درخواست باید بدون ارسال اعتبارنامه‌ها (مانند کوکی‌ها) انجام شود. اگر نیاز به ارسال اعتبارنامه‌ها دارید، می‌توانید از مقدار use-credentials استفاده کنید، اما همچنین باید اطمینان حاصل کنید که سرور میزبان منبع اجازه ارسال اعتبارنامه‌ها را با گنجاندن هدر Access-Control-Allow-Credentials: true در پاسخ خود می‌دهد.
پیاده‌سازی ایزوله‌سازی بین-مبداء
پیاده‌سازی ایزوله‌سازی بین-مبداء شامل تنظیم هدرهای COOP و COEP در پاسخ‌های سرور شما است. روش خاص برای تنظیم این هدرها به فناوری سرور شما بستگی دارد.
نمونه‌های پیاده‌سازی
در اینجا چند نمونه از نحوه تنظیم هدرهای COOP و COEP در محیط‌های مختلف سرور آورده شده است:
Apache
خطوط زیر را به فایل .htaccess خود اضافه کنید:
Header set Cross-Origin-Opener-Policy "same-origin"
Header set Cross-Origin-Embedder-Policy "require-corp"
Nginx
خطوط زیر را به فایل پیکربندی Nginx خود اضافه کنید:
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');
به یاد داشته باشید که این نمونه‌ها را با محیط و پیکربندی سرور خاص خود تطبیق دهید.
تأیید ایزوله‌سازی بین-مبداء
پس از پیاده‌سازی ایزوله‌سازی بین-مبداء، بسیار مهم است که صحت عملکرد آن را تأیید کنید. شما می‌توانید این کار را با بررسی هدرهای COOP و COEP در ابزارهای توسعه‌دهنده مرورگر خود انجام دهید. تب Network را باز کرده و هدرهای پاسخ سند اصلی وب‌سایت خود را بررسی کنید. شما باید هدرهای Cross-Origin-Opener-Policy و Cross-Origin-Embedder-Policy را با مقادیری که پیکربندی کرده‌اید، مشاهده کنید.
همچنین می‌توانید از ویژگی crossOriginIsolated در جاوااسکریپت برای بررسی اینکه آیا وب‌سایت شما ایزوله‌سازی بین-مبداء شده است یا خیر، استفاده کنید:
if (crossOriginIsolated) {
console.log("ایزوله‌سازی بین-مبداء فعال است.");
} else {
console.warn("ایزوله‌سازی بین-مبداء فعال نیست.");
}
اگر crossOriginIsolated برابر با true باشد، به این معنی است که ایزوله‌سازی بین-مبداء فعال است و شما می‌توانید با خیال راحت از SharedArrayBuffer استفاده کنید.
عیب‌یابی مشکلات رایج
پیاده‌سازی ایزوله‌سازی بین-مبداء گاهی اوقات می‌تواند چالش‌برانگیز باشد، به خصوص اگر وب‌سایت شما منابع بین-مبداء زیادی را بارگیری کند. در اینجا برخی از مشکلات رایج و نحوه عیب‌یابی آن‌ها آورده شده است:
- عدم بارگیری منابع: اگر از
COEP: require-corpاستفاده می‌کنید، اطمینان حاصل کنید که تمام منابع بین-مبداء با هدرهای CORS صحیح (Access-Control-Allow-Origin) ارائه می‌شوند و شما از صفتcrossoriginروی تگ‌های HTML که آن منابع را جاسازی می‌کنند، استفاده می‌کنید. - خطاهای محتوای مختلط (Mixed content): اطمینان حاصل کنید که تمام منابع از طریق HTTPS بارگیری می‌شوند. ترکیب منابع HTTP و HTTPS می‌تواند باعث هشدارهای امنیتی شود و از بارگیری منابع جلوگیری کند.
- مشکلات سازگاری: مرورگرهای قدیمی ممکن است از COOP و COEP پشتیبانی نکنند. استفاده از یک کتابخانه تشخیص ویژگی یا یک polyfill را برای ارائه رفتار جایگزین برای مرورگرهای قدیمی در نظر بگیرید. با این حال، مزایای کامل امنیتی فقط در مرورگرهای پشتیبانی‌کننده محقق می‌شود.
- تأثیر بر اسکریپت‌های شخص ثالث: برخی از اسکریپت‌های شخص ثالث ممکن است با ایزوله‌سازی بین-مبداء سازگار نباشند. وب‌سایت خود را پس از پیاده‌سازی ایزوله‌سازی بین-مبداء به طور کامل آزمایش کنید تا اطمینان حاصل شود که تمام اسکریپت‌های شخص ثالث به درستی کار می‌کنند. ممکن است لازم باشد با ارائه‌دهندگان اسکریپت شخص ثالث تماس بگیرید تا درخواست پشتیبانی از CORS و COEP را داشته باشید.
جایگزین‌های SharedArrayBuffer
در حالی که SharedArrayBuffer مزایای عملکردی قابل توجهی را ارائه می‌دهد، همیشه راه‌حل مناسبی نیست، به خصوص اگر نگران پیچیدگی پیاده‌سازی ایزوله‌سازی بین-مبداء هستید. در اینجا چند جایگزین برای در نظر گرفتن وجود دارد:
- ارسال پیام (Message passing): از API
postMessageبرای ارسال داده بین زمینه‌های مختلف مرورگر استفاده کنید. این یک جایگزین امن‌تر برایSharedArrayBufferاست، زیرا شامل اشتراک‌گذاری مستقیم حافظه نمی‌شود. با این حال، برای انتقال داده‌های بزرگ می‌تواند کارایی کمتری داشته باشد. - WebAssembly: WebAssembly (Wasm) یک فرمت دستورالعمل باینری است که می‌تواند در مرورگرهای وب اجرا شود. این فرمت عملکردی نزدیک به بومی (near-native) ارائه می‌دهد و می‌تواند برای انجام وظایف سنگین محاسباتی بدون اتکا به
SharedArrayBufferاستفاده شود. Wasm همچنین می‌تواند یک محیط اجرای امن‌تر از جاوااسکریپت فراهم کند. - Service Workers: Service Workers می‌توانند برای انجام وظایف پس‌زمینه و ذخیره‌سازی داده‌ها استفاده شوند. آن‌ها همچنین می‌توانند برای رهگیری درخواست‌های شبکه و تغییر پاسخ‌ها استفاده شوند. در حالی که آن‌ها مستقیماً جایگزین
SharedArrayBufferنمی‌شوند، می‌توانند برای بهبود عملکرد وب‌سایت شما بدون اتکا به حافظه مشترک استفاده شوند.
مزایای ایزوله‌سازی بین-مبداء
علاوه بر فعال کردن استفاده امن از SharedArrayBuffer، ایزوله‌سازی بین-مبداء چندین مزیت دیگر نیز ارائه می‌دهد:
- امنیت تقویت‌شده: این ویژگی خطرات مرتبط با آسیب‌پذیری‌های مشابه Spectre و سایر حملات زمانی را کاهش می‌دهد.
- عملکرد بهبودیافته: به شما امکان می‌دهد از
SharedArrayBufferبرای بهبود عملکرد وظایف سنگین محاسباتی استفاده کنید. - کنترل بیشتر بر وضعیت امنیتی وب‌سایت شما: به شما کنترل بیشتری بر روی اینکه کدام منابع بین-مبداء می‌توانند توسط وب‌سایت شما بارگیری شوند، می‌دهد.
- آینده‌نگری: با ادامه تحول امنیت وب، ایزوله‌سازی بین-مبداء یک پایه محکم برای پیشرفت‌های امنیتی آینده فراهم می‌کند.
نتیجه‌گیری
ایزوله‌سازی بین-مبداء (COOP/COEP) یک ویژگی امنیتی حیاتی برای توسعه وب مدرن است، به خصوص هنگام استفاده از SharedArrayBuffer. با پیاده‌سازی ایزوله‌سازی بین-مبداء، شما می‌توانید خطرات مرتبط با آسیب‌پذیری‌های مشابه Spectre و سایر حملات زمانی را کاهش دهید، در حالی که همچنان از مزایای عملکردی ارائه شده توسط SharedArrayBuffer بهره‌مند می‌شوید. اگرچه پیاده‌سازی ممکن است نیازمند بررسی دقیق بارگیری منابع بین-مبداء و مشکلات سازگاری بالقوه باشد، مزایای امنیتی و دستاوردهای عملکردی آن ارزش تلاش را دارد. با تکامل وب، پذیرش بهترین شیوه‌های امنیتی مانند ایزوله‌سازی بین-مبداء برای محافظت از داده‌های کاربر و تضمین یک تجربه آنلاین امن و مطمئن اهمیت فزاینده‌ای پیدا می‌کند.