تولید Nonce برای خط‌مشی امنیت محتوای فرانت‌اند: ایمن‌سازی اسکریپت‌های پویا

در چشم‌انداز توسعه وب امروزی، ایمن‌سازی فرانت‌اند شما از اهمیت بالایی برخوردار است. حملات Cross-Site Scripting (XSS) همچنان یک تهدید قابل توجه هستند و یک خط‌مشی امنیت محتوای (CSP) قوی، یک مکانیزم دفاعی حیاتی است. این مقاله یک راهنمای جامع برای پیاده‌سازی CSP با لیست سفید مبتنی بر nonce برای اسکریپت‌ها ارائه می‌دهد و بر چالش‌ها و راه‌حل‌های اسکریپت‌های تزریق‌شده پویا تمرکز دارد.

خط‌مشی امنیت محتوا (CSP) چیست؟

CSP یک هدر پاسخ HTTP است که به شما امکان می‌دهد منابعی را که عامل کاربر (user agent) مجاز به بارگیری برای یک صفحه معین است، کنترل کنید. این در واقع یک لیست سفید است که به مرورگر می‌گوید کدام منابع قابل اعتماد هستند و کدام نیستند. این امر با محدود کردن مرورگر از اجرای اسکریپت‌های مخرب تزریق‌شده توسط مهاجمان، به جلوگیری از حملات XSS کمک می‌کند.

دستورالعمل‌های CSP

دستورالعمل‌های CSP منابع مجاز برای انواع مختلف منابع مانند اسکریپت‌ها، استایل‌ها، تصاویر، فونت‌ها و غیره را تعریف می‌کنند. برخی از دستورالعمل‌های رایج عبارتند از:

• `default-src`: یک دستورالعمل جایگزین که در صورت عدم تعریف دستورالعمل‌های خاص، برای همه انواع منابع اعمال می‌شود.
• `script-src`: منابع مجاز برای کدهای جاوااسکریپت را مشخص می‌کند.
• `style-src`: منابع مجاز برای استایل‌شیت‌های CSS را مشخص می‌کند.
• `img-src`: منابع مجاز برای تصاویر را مشخص می‌کند.
• `connect-src`: منابع مجاز برای برقراری درخواست‌های شبکه (مانند AJAX، WebSockets) را مشخص می‌کند.
• `font-src`: منابع مجاز برای فونت‌ها را مشخص می‌کند.
• `object-src`: منابع مجاز برای پلاگین‌ها (مانند Flash) را مشخص می‌کند.
• `media-src`: منابع مجاز برای صدا و ویدئو را مشخص می‌کند.
• `frame-src`: منابع مجاز برای فریم‌ها و iframeها را مشخص می‌کند.
• `base-uri`: URLهایی را که می‌توان در یک عنصر `<base>` استفاده کرد، محدود می‌کند.
• `form-action`: URLهایی را که فرم‌ها می‌توانند به آن‌ها ارسال شوند، محدود می‌کند.

قدرت Nonceها

در حالی که قرار دادن دامنه‌های خاص در لیست سفید با `script-src` و `style-src` می‌تواند مؤثر باشد، اما ممکن است محدودکننده و نگهداری آن دشوار باشد. یک رویکرد انعطاف‌پذیرتر و امن‌تر، استفاده از nonceها است. یک nonce (number used once - عددی که یک بار استفاده می‌شود) یک عدد تصادفی رمزنگاری شده است که برای هر درخواست تولید می‌شود. با گنجاندن یک nonce منحصربه‌فرد در هدر CSP خود و در تگ `<script>` اسکریپت‌های درون‌خطی (inline) خود، می‌توانید به مرورگر بگویید که فقط اسکریپت‌هایی را اجرا کند که مقدار nonce صحیح را دارند.

مثال هدر CSP با Nonce:

Content-Security-Policy: default-src 'self'; script-src 'nonce-{{nonce}}'

مثال تگ اسکریپت درون‌خطی با Nonce:

<script nonce="{{nonce}}">console.log('Hello, world!');</script>

تولید Nonce: مفهوم اصلی

فرآیند تولید و اعمال nonceها معمولاً شامل این مراحل است:

1. تولید سمت سرور: یک مقدار nonce تصادفی امن از نظر رمزنگاری را برای هر درخواست ورودی در سمت سرور تولید کنید.
2. درج در هدر: nonce تولید شده را در هدر `Content-Security-Policy` قرار دهید و `{{nonce}}` را با مقدار واقعی جایگزین کنید.
3. درج در تگ اسکریپت: همان مقدار nonce را در ویژگی `nonce` هر تگ `<script>` درون‌خطی که می‌خواهید اجازه اجرای آن را بدهید، تزریق کنید.

چالش‌های اسکریپت‌های تزریق‌شده پویا

در حالی که nonceها برای اسکریپت‌های درون‌خطی ایستا مؤثر هستند، اسکریپت‌های تزریق‌شده پویا چالشی را ایجاد می‌کنند. اسکریپت‌های تزریق‌شده پویا آن‌هایی هستند که پس از بارگذاری اولیه صفحه، اغلب توسط کد جاوااسکریپت، به DOM اضافه می‌شوند. صرفاً تنظیم هدر CSP در درخواست اولیه، این اسکریپت‌های اضافه شده پویا را پوشش نمی‌دهد.

این سناریو را در نظر بگیرید: ```javascript function injectScript(url) { const script = document.createElement('script'); script.src = url; document.head.appendChild(script); } injectScript('https://example.com/script.js'); ``` اگر `https://example.com/script.js` به صراحت در CSP شما در لیست سفید قرار نگرفته باشد، یا اگر nonce صحیح را نداشته باشد، مرورگر اجرای آن را مسدود می‌کند، حتی اگر بارگذاری اولیه صفحه دارای یک CSP معتبر با nonce بوده باشد. این به این دلیل است که مرورگر CSP را فقط *در زمان درخواست/اجرای منبع* ارزیابی می‌کند.

راه‌حل‌ها برای اسکریپت‌های تزریق‌شده پویا

چندین رویکرد برای مدیریت اسکریپت‌های تزریق‌شده پویا با CSP و nonceها وجود دارد:

۱. رندر سمت سرور (SSR) یا پیش-رندر کردن

در صورت امکان، منطق تزریق اسکریپت را به فرآیند رندر سمت سرور (SSR) منتقل کنید یا از تکنیک‌های پیش-رندر استفاده کنید. این به شما امکان می‌دهد تا تگ‌های `<script>` لازم را با nonce صحیح قبل از ارسال صفحه به کلاینت تولید کنید. فریم‌ورک‌هایی مانند Next.js (React)، Nuxt.js (Vue) و SvelteKit در رندر سمت سرور عالی هستند و می‌توانند این فرآیند را ساده کنند.

مثال (Next.js):

```javascript function MyComponent() { const nonce = getCspNonce(); // تابعی برای بازیابی nonce return ( <script nonce={nonce} src="/path/to/script.js"></script> ); } export default MyComponent; ```

۲. تزریق Nonce به صورت برنامه‌نویسی

این روش شامل تولید nonce در سرور، در دسترس قرار دادن آن برای جاوااسکریپت سمت کلاینت و سپس تنظیم برنامه‌ریزی شده ویژگی `nonce` در عنصر اسکریپت ایجاد شده به صورت پویا است.

مراحل:

1. در دسترس قرار دادن Nonce: مقدار nonce را در HTML اولیه، یا به عنوان یک متغیر سراسری یا به عنوان یک ویژگی data در یک عنصر، تعبیه کنید. از تعبیه مستقیم آن در یک رشته خودداری کنید زیرا به راحتی قابل دستکاری است. استفاده از یک مکانیزم رمزگذاری امن را در نظر بگیرید.
2. بازیابی Nonce: در کد جاوااسکریپت خود، مقدار nonce را از جایی که ذخیره شده است، بازیابی کنید.
3. تنظیم ویژگی Nonce: قبل از اضافه کردن عنصر اسکریپت به DOM، ویژگی `nonce` آن را به مقدار بازیابی شده تنظیم کنید.

مثال:

سمت سرور (مثلاً با استفاده از Jinja2 در Python/Flask):

```html <div id="csp-nonce" data-nonce="{{ nonce }}"></div> ```

جاوااسکریپت سمت کلاینت:

```javascript function injectScript(url) { const nonceElement = document.getElementById('csp-nonce'); const nonce = nonceElement ? nonceElement.dataset.nonce : null; if (!nonce) { console.error('CSP nonce not found!'); return; } const script = document.createElement('script'); script.src = url; script.nonce = nonce; document.head.appendChild(script); } injectScript('https://example.com/script.js'); ```

ملاحظات مهم:

• ذخیره‌سازی امن: مراقب نحوه در دسترس قرار دادن nonce باشید. از تعبیه مستقیم آن در یک رشته جاوااسکریپت در منبع HTML خودداری کنید زیرا این کار می‌تواند آسیب‌پذیر باشد. استفاده از یک ویژگی data در یک عنصر به طور کلی رویکرد امن‌تری است.
• مدیریت خطا: شامل مدیریت خطا برای رسیدگی به مواردی باشید که nonce در دسترس نیست (مثلاً به دلیل پیکربندی نادرست). ممکن است تصمیم بگیرید که تزریق اسکریپت را نادیده بگیرید یا یک پیام خطا ثبت کنید.

۳. استفاده از 'unsafe-inline' (توصیه نمی‌شود)

در حالی که برای امنیت بهینه توصیه نمی‌شود، استفاده از دستورالعمل `'unsafe-inline'` در دستورالعمل‌های CSP `script-src` و `style-src` به اسکریپت‌ها و استایل‌های درون‌خطی اجازه می‌دهد تا بدون nonce اجرا شوند. این کار به طور مؤثری محافظتی را که nonceها ارائه می‌دهند دور می‌زند و CSP شما را به طور قابل توجهی تضعیف می‌کند. این رویکرد فقط باید به عنوان آخرین راه‌حل و با احتیاط شدید استفاده شود.

چرا توصیه نمی‌شود:

با اجازه دادن به همه اسکریپت‌های درون‌خطی، برنامه خود را در معرض حملات XSS قرار می‌دهید. یک مهاجم می‌تواند اسکریپت‌های مخرب را به صفحه شما تزریق کند و مرورگر آن‌ها را اجرا خواهد کرد زیرا CSP به همه اسکریپت‌های درون‌خطی اجازه می‌دهد.

۴. هش‌های اسکریپت

به جای nonceها، می‌توانید از هش‌های اسکریپت استفاده کنید. این کار شامل محاسبه هش SHA-256، SHA-384 یا SHA-512 محتوای اسکریپت و گنجاندن آن در دستورالعمل `script-src` است. مرورگر فقط اسکریپت‌هایی را اجرا می‌کند که هش آن‌ها با مقدار مشخص شده مطابقت داشته باشد.

مثال:

با فرض اینکه محتوای `script.js` برابر با `console.log('Hello, world!');` باشد و هش SHA-256 آن `sha256-47DEQpj8HBSa+/TImW+5JCeuQeRkm5NMpJWZG3hSuFU=` باشد، هدر CSP به این صورت خواهد بود:

Content-Security-Policy: default-src 'self'; script-src 'sha256-47DEQpj8HBSa+/TImW+5JCeuQeRkm5NMpJWZG3hSuFU='

مزایا:

• کنترل دقیق: فقط به اسکریپت‌های خاص با هش‌های منطبق اجازه اجرا می‌دهد.
• مناسب برای اسکریپت‌های ایستا: زمانی که محتوای اسکریپت از قبل مشخص است و به طور مکرر تغییر نمی‌کند، به خوبی کار می‌کند.

معایب:

• سربار نگهداری: هر بار که محتوای اسکریپت تغییر می‌کند، باید هش را دوباره محاسبه کرده و هدر CSP را به‌روز کنید. این کار می‌تواند برای اسکریپت‌های پویا یا اسکریپت‌هایی که به طور مکرر به‌روز می‌شوند، دشوار باشد.
• دشوار برای اسکریپت‌های پویا: هش کردن محتوای اسکریپت پویا در لحظه می‌تواند پیچیده باشد و ممکن است سربار عملکردی ایجاد کند.

بهترین شیوه‌ها برای تولید Nonce در CSP

• از یک تولیدکننده اعداد تصادفی امن از نظر رمزنگاری استفاده کنید: اطمینان حاصل کنید که فرآیند تولید nonce شما از یک تولیدکننده اعداد تصادفی امن از نظر رمزنگاری استفاده می‌کند تا از پیش‌بینی nonceها توسط مهاجمان جلوگیری شود.
• برای هر درخواست یک Nonce جدید تولید کنید: هرگز از nonceها در درخواست‌های مختلف دوباره استفاده نکنید. هر بارگذاری صفحه باید یک مقدار nonce منحصربه‌فرد داشته باشد.
• Nonce را به صورت امن ذخیره و منتقل کنید: از nonce در برابر رهگیری یا دستکاری محافظت کنید. از HTTPS برای رمزگذاری ارتباط بین سرور و کلاینت استفاده کنید.
• Nonce را در سرور اعتبارسنجی کنید: (در صورت لزوم) در سناریوهایی که نیاز به تأیید این دارید که اجرای یک اسکریپت از برنامه شما نشأت گرفته است (مثلاً برای تحلیل یا ردیابی)، می‌توانید nonce را در سمت سرور هنگام ارسال داده توسط اسکریپت، اعتبارسنجی کنید.
• به طور منظم CSP خود را بازبینی و به‌روز کنید: CSP یک راه‌حل «تنظیم کن و فراموش کن» نیست. به طور منظم CSP خود را برای مقابله با تهدیدات جدید و تغییرات در برنامه خود بازبینی و به‌روز کنید. استفاده از یک ابزار گزارش‌دهی CSP را برای نظارت بر تخلفات و شناسایی مشکلات امنیتی بالقوه در نظر بگیرید.
• از یک ابزار گزارش‌دهی CSP استفاده کنید: ابزارهایی مانند Report-URI یا Sentry می‌توانند به شما در نظارت بر تخلفات CSP و شناسایی مشکلات بالقوه در پیکربندی CSP شما کمک کنند. این ابزارها بینش‌های ارزشمندی در مورد اینکه کدام اسکریپت‌ها مسدود می‌شوند و چرا، ارائه می‌دهند و به شما امکان می‌دهند CSP خود را اصلاح کرده و امنیت برنامه خود را بهبود بخشید.
• با یک خط‌مشی فقط-گزارش (Report-Only) شروع کنید: قبل از اعمال یک CSP، با یک خط‌مشی فقط-گزارش شروع کنید. این به شما امکان می‌دهد تا تأثیر خط‌مشی را بدون مسدود کردن واقعی هیچ منبعی نظارت کنید. سپس می‌توانید به تدریج با کسب اطمینان، خط‌مشی را سخت‌گیرانه‌تر کنید. هدر `Content-Security-Policy-Report-Only` این حالت را فعال می‌کند.

ملاحظات جهانی برای پیاده‌سازی CSP

هنگام پیاده‌سازی CSP برای یک مخاطب جهانی، موارد زیر را در نظر بگیرید:

• نام‌های دامنه بین‌المللی شده (IDNs): اطمینان حاصل کنید که خط‌مشی‌های CSP شما به درستی با IDNها کار می‌کنند. مرورگرها ممکن است با IDNها به طور متفاوتی رفتار کنند، بنابراین مهم است که CSP خود را با IDNهای مختلف آزمایش کنید تا از مسدود شدن غیرمنتظره جلوگیری کنید.
• شبکه‌های تحویل محتوا (CDNs): اگر از CDNها برای ارائه اسکریپت‌ها و استایل‌های خود استفاده می‌کنید، حتماً دامنه‌های CDN را در دستورالعمل‌های `script-src` و `style-src` خود قرار دهید. در استفاده از دامنه‌های وایلدکارد (مانند `*.cdn.example.com`) محتاط باشید زیرا می‌توانند خطرات امنیتی ایجاد کنند.
• مقررات منطقه‌ای: از هرگونه مقررات منطقه‌ای که ممکن است بر پیاده‌سازی CSP شما تأثیر بگذارد، آگاه باشید. به عنوان مثال، برخی کشورها ممکن است الزامات خاصی برای بومی‌سازی داده‌ها یا حریم خصوصی داشته باشند که می‌تواند بر انتخاب CDN یا سایر خدمات شخص ثالث شما تأثیر بگذارد.
• ترجمه و بومی‌سازی: اگر برنامه شما از چندین زبان پشتیبانی می‌کند، اطمینان حاصل کنید که خط‌مشی‌های CSP شما با همه زبان‌ها سازگار است. به عنوان مثال، اگر از اسکریپت‌های درون‌خطی برای بومی‌سازی استفاده می‌کنید، مطمئن شوید که آن‌ها nonce صحیح را دارند یا در CSP شما در لیست سفید قرار گرفته‌اند.

سناریوی مثال: یک وب‌سایت تجارت الکترونیک چند زبانه

یک وب‌سایت تجارت الکترونیک چند زبانه را در نظر بگیرید که به صورت پویا کد جاوااسکریپت را برای تست A/B، ردیابی کاربر و شخصی‌سازی تزریق می‌کند.

چالش‌ها:

• تزریق اسکریپت پویا: فریم‌ورک‌های تست A/B اغلب اسکریپت‌ها را به صورت پویا برای کنترل تغییرات آزمایش تزریق می‌کنند.
• اسکریپت‌های شخص ثالث: ردیابی کاربر و شخصی‌سازی ممکن است به اسکریپت‌های شخص ثالث میزبانی شده در دامنه‌های مختلف متکی باشد.
• منطق خاص زبان: برخی از منطق‌های خاص زبان ممکن است با استفاده از اسکریپت‌های درون‌خطی پیاده‌سازی شوند.

راه‌حل:

1. پیاده‌سازی CSP مبتنی بر Nonce: از CSP مبتنی بر nonce به عنوان دفاع اصلی در برابر حملات XSS استفاده کنید.
2. تزریق Nonce برنامه‌ریزی شده برای اسکریپت‌های تست A/B: از تکنیک تزریق nonce برنامه‌ریزی شده که در بالا توضیح داده شد برای تزریق nonce به عناصر اسکریپت تست A/B که به صورت پویا ایجاد شده‌اند، استفاده کنید.
3. لیست سفید کردن دامنه‌های شخص ثالث خاص: دامنه‌های اسکریپت‌های شخص ثالث معتبر را با دقت در دستورالعمل `script-src` در لیست سفید قرار دهید. از استفاده از دامنه‌های وایلدکارد مگر در موارد کاملاً ضروری خودداری کنید.
4. هش کردن اسکریپت‌های درون‌خطی برای منطق خاص زبان: در صورت امکان، منطق خاص زبان را به فایل‌های جاوااسکریپت جداگانه منتقل کنید و از هش‌های اسکریپت برای قرار دادن آن‌ها در لیست سفید استفاده کنید. اگر اسکریپت‌های درون‌خطی اجتناب‌ناپذیر هستند، از هش‌های اسکریپت برای قرار دادن آن‌ها به صورت جداگانه در لیست سفید استفاده کنید.
5. گزارش‌دهی CSP: گزارش‌دهی CSP را برای نظارت بر تخلفات و شناسایی هرگونه مسدود شدن غیرمنتظره اسکریپت‌ها پیاده‌سازی کنید.

نتیجه‌گیری

ایمن‌سازی اسکریپت‌های تزریق‌شده پویا با nonceهای CSP نیازمند یک رویکرد دقیق و برنامه‌ریزی شده است. در حالی که می‌تواند پیچیده‌تر از صرفاً لیست سفید کردن دامنه‌ها باشد، اما بهبود قابل توجهی در وضعیت امنیتی برنامه شما ارائه می‌دهد. با درک چالش‌ها و پیاده‌سازی راه‌حل‌های ذکر شده در این مقاله، می‌توانید به طور مؤثری از فرانت‌اند خود در برابر حملات XSS محافظت کرده و یک برنامه وب امن‌تر برای کاربران خود در سراسر جهان بسازید. به یاد داشته باشید که همیشه بهترین شیوه‌های امنیتی را در اولویت قرار دهید و به طور منظم CSP خود را برای پیشی گرفتن از تهدیدات نوظهور بازبینی و به‌روز کنید.

با پیروی از اصول و تکنیک‌های ذکر شده در این راهنما، می‌توانید یک CSP قوی و مؤثر ایجاد کنید که وب‌سایت شما را از حملات XSS محافظت می‌کند و در عین حال به شما امکان می‌دهد از اسکریپت‌های تزریق‌شده پویا استفاده کنید. به یاد داشته باشید که CSP خود را به طور کامل آزمایش کنید و آن را به طور منظم نظارت کنید تا اطمینان حاصل کنید که همانطور که انتظار می‌رود کار می‌کند و هیچ منبع قانونی را مسدود نمی‌کند.