בידוד חוצה-מקורות: אבטחת SharedArrayBuffer ב-JavaScript

בנוף המתפתח תמיד של פיתוח אתרים, אבטחה נותרה דאגה עליונה. הצגת תכונות עוצמתיות כמו SharedArrayBuffer ב-JavaScript הביאה לשיפורי ביצועים משמעותיים, אך גם פתחה פתח לפגיעויות אבטחה פוטנציאליות חדשות. כדי למתן סיכונים אלו, הוצג הרעיון של בידוד חוצה-מקורות (Cross-Origin Isolation - COOP/COEP). מאמר זה צולל לנבכי הבידוד חוצה-המקורות, הקשר שלו ל-SharedArrayBuffer, השלכות האבטחה וכיצד ליישם אותו ביעילות ביישומי האינטרנט שלכם.

הבנת SharedArrayBuffer

SharedArrayBuffer הוא אובייקט JavaScript המאפשר לסוכנים מרובים (למשל, Web Workers או הקשרי דפדפן שונים) לגשת ולשנות את אותו הזיכרון. זה מאפשר שיתוף נתונים יעיל ועיבוד מקבילי, דבר שימושי במיוחד למשימות עתירות חישוב כמו עיבוד תמונה, קידוד/פענוח וידאו ופיתוח משחקים.

לדוגמה, דמיינו יישום עריכת וידאו הרץ בדפדפן. באמצעות SharedArrayBuffer, התהליכון (thread) הראשי ומספר Web Workers יכולים לעבוד בו-זמנית על פריימים שונים של הווידאו, ובכך להפחית משמעותית את זמן העיבוד.

עם זאת, היכולת לשתף זיכרון בין מקורות (דומיינים) שונים מציבה סיכוני אבטחה פוטנציאליים. החשש העיקרי הוא ניצול של התקפות תזמון, כגון Spectre.

פגיעות Spectre והשפעתה

Spectre היא קבוצה של פגיעויות ביצוע ספקולטיבי המשפיעות על מעבדים מודרניים. פגיעויות אלו מאפשרות לקוד זדוני לגשת פוטנציאלית לנתונים שאמורים להיות מחוץ להישג ידו, כולל מידע רגיש המאוחסן בזיכרון המטמון (cache) של המעבד.

בהקשר של דפדפני אינטרנט, ניתן לנצל את Spectre באמצעות קוד JavaScript זדוני כדי להדליף נתונים מאתרים אחרים או אפילו מהדפדפן עצמו. ה-SharedArrayBuffer, כאשר אינו מבודד כראוי, יכול לשמש למדידה מדויקת של תזמון פעולות, מה שמקל על ניצול פגיעויות דמויות Spectre. על ידי יצירה קפדנית של קוד JavaScript המקיים אינטראקציה עם SharedArrayBuffer והתבוננות בהבדלי התזמון, תוקף יכול להסיק את תכולת זיכרון המטמון של המעבד ולחלץ מידע רגיש.

שקלו תרחיש שבו משתמש מבקר באתר זדוני המריץ קוד JavaScript שנועד לנצל את Spectre. ללא בידוד חוצה-מקורות, קוד זה עלול לקרוא נתונים מאתרים אחרים שהמשתמש ביקר בהם באותו סשן דפדפן, כגון פרטי בנק או מידע אישי.

בידוד חוצה-מקורות (COOP/COEP) בא להציל

בידוד חוצה-מקורות הוא תכונת אבטחה הממתנת את הסיכונים הקשורים ל-SharedArrayBuffer ולפגיעויות דמויות Spectre. הוא למעשה יוצר גבול אבטחה קפדני יותר בין אתרים שונים והקשרי דפדפן, ומונע מקוד זדוני לגשת לנתונים רגישים.

בידוד חוצה-מקורות מושג על ידי הגדרת שתי כותרות תגובת HTTP:

• Cross-Origin-Opener-Policy (COOP): כותרת זו שולטת אילו מסמכים אחרים יכולים לפתוח את המסמך הנוכחי כחלון קופץ (popup). הגדרתה ל-same-origin או same-origin-allow-popups מבודדת את המקור הנוכחי ממקורות אחרים.
• Cross-Origin-Embedder-Policy (COEP): כותרת זו מונעת ממסמך לטעון משאבים חוצי-מקורות שאינם מעניקים לו הרשאה מפורשת לטעון אותם. הגדרתה ל-require-corp אוכפת שכל המשאבים חוצי-המקורות חייבים להיטען עם CORS (Cross-Origin Resource Sharing) מופעל, ויש להשתמש בתכונה crossorigin בתגי ה-HTML המטמיעים משאבים אלו.

על ידי הגדרת כותרות אלו, אתם מבודדים ביעילות את האתר שלכם מאתרים אחרים, מה שהופך את ניצול פגיעויות דמויות Spectre למשימה קשה הרבה יותר עבור תוקפים.

כיצד פועל בידוד חוצה-מקורות

בואו נפרט כיצד COOP ו-COEP עובדים יחד כדי להשיג בידוד חוצה-מקורות:

Cross-Origin-Opener-Policy (COOP)

כותרת ה-COOP שולטת כיצד המסמך הנוכחי מקיים אינטראקציה עם מסמכים אחרים שהוא פותח כחלונות קופצים או שפותחים אותו כחלון קופץ. יש לה שלושה ערכים אפשריים:

• unsafe-none: זהו ערך ברירת המחדל ומאפשר למסמך להיפתח על ידי כל מסמך אחר. זה למעשה משבית את הגנת COOP.
• same-origin: ערך זה מבודד את המסמך הנוכחי כך שיוכל להיפתח רק על ידי מסמכים מאותו המקור. אם מסמך ממקור אחר ינסה לפתוח את המסמך הנוכחי, הוא ייחסם.
• same-origin-allow-popups: ערך זה מאפשר למסמכים מאותו המקור לפתוח את המסמך הנוכחי כחלון קופץ, אך מונע ממסמכים ממקורות שונים לעשות זאת. זה שימושי לתרחישים בהם אתם צריכים לפתוח חלונות קופצים מאותו המקור.

על ידי הגדרת COOP ל-same-origin או same-origin-allow-popups, אתם מונעים ממסמכים ממקורות שונים לגשת לאובייקט ה-window של האתר שלכם, מה שמקטין את שטח התקיפה.

לדוגמה, אם האתר שלכם מגדיר COOP ל-same-origin, ואתר זדוני מנסה לפתוח את האתר שלכם בחלון קופץ, האתר הזדוני לא יוכל לגשת לאובייקט ה-window של האתר שלכם או לאף אחד ממאפייניו. זה מונע מהאתר הזדוני לבצע מניפולציות בתוכן האתר שלכם או לגנוב מידע רגיש.

Cross-Origin-Embedder-Policy (COEP)

כותרת ה-COEP שולטת אילו משאבים חוצי-מקורות יכולים להיטען על ידי המסמך הנוכחי. יש לה שלושה ערכים עיקריים:

• unsafe-none: זהו ערך ברירת המחדל ומאפשר למסמך לטעון כל משאב חוצה-מקורות. זה למעשה משבית את הגנת COEP.
• require-corp: ערך זה דורש שכל המשאבים חוצי-המקורות ייטענו עם CORS מופעל, ושימוש בתכונה crossorigin בתגי ה-HTML המטמיעים משאבים אלו. משמעות הדבר היא שהשרת המארח את המשאב חוצה-המקורות חייב לאפשר במפורש לאתר שלכם לטעון את המשאב.
• credentialless: בדומה ל-`require-corp`, אך משמיט שליחת אישורים (עוגיות, כותרות הרשאה) בבקשה. זה שימושי לטעינת משאבים ציבוריים מבלי להדליף מידע ספציפי למשתמש.

הערך require-corp הוא האפשרות המאובטחת ביותר ומומלץ לרוב מקרי השימוש. הוא מבטיח שכל המשאבים חוצי-המקורות מורשים במפורש להיטען על ידי האתר שלכם.

בעת שימוש ב-require-corp, עליכם לוודא שכל המשאבים חוצי-המקורות שהאתר שלכם טוען מוגשים עם כותרות ה-CORS המתאימות. משמעות הדבר היא שהשרת המארח את המשאב חייב לכלול את הכותרת Access-Control-Allow-Origin בתגובתו, ולציין את מקור האתר שלכם או * (המאפשר לכל מקור לטעון את המשאב, אך בדרך כלל אינו מומלץ מטעמי אבטחה).

לדוגמה, אם האתר שלכם טוען תמונה מ-CDN, שרת ה-CDN חייב לכלול את הכותרת Access-Control-Allow-Origin בתגובתו, ולציין את מקור האתר שלכם. אם שרת ה-CDN לא יכלול כותרת זו, התמונה לא תיטען, והאתר שלכם יציג שגיאה.

התכונה crossorigin משמשת בתגי HTML כמו <img>, <script>, ו-<link> כדי לציין שיש לאחזר את המשאב עם CORS מופעל. לדוגמה:

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

הערך anonymous מציין שהבקשה צריכה להתבצע ללא שליחת אישורים (למשל, עוגיות). אם עליכם לשלוח אישורים, תוכלו להשתמש בערך use-credentials, אך עליכם גם לוודא שהשרת המארח את המשאב מאפשר שליחת אישורים על ידי הכללת הכותרת Access-Control-Allow-Credentials: true בתגובתו.

יישום בידוד חוצה-מקורות

יישום בידוד חוצה-מקורות כרוך בהגדרת כותרות COOP ו-COEP בתגובות השרת שלכם. השיטה הספציפית להגדרת כותרות אלו תלויה בטכנולוגיית השרת שלכם.

דוגמאות יישום

הנה כמה דוגמאות כיצד להגדיר את כותרות ה-COOP וה-COEP בסביבות שרת שונות:

Apache

הוסיפו את השורות הבאות לקובץ ה-.htaccess שלכם:

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

Nginx

הוסיפו את השורות הבאות לקובץ התצורה של Nginx:

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');

זכרו להתאים דוגמאות אלו לסביבת השרת והתצורה הספציפיות שלכם.

אימות בידוד חוצה-מקורות

לאחר יישום בידוד חוצה-מקורות, חשוב לוודא שהוא פועל כהלכה. תוכלו לעשות זאת על ידי בדיקת כותרות ה-COOP וה-COEP בכלי המפתחים של הדפדפן שלכם. פתחו את לשונית הרשת (Network) ובדקו את כותרות התגובה עבור המסמך הראשי של האתר שלכם. אתם אמורים לראות את הכותרות Cross-Origin-Opener-Policy ו-Cross-Origin-Embedder-Policy עם הערכים שהגדרתם.

תוכלו גם להשתמש במאפיין crossOriginIsolated ב-JavaScript כדי לבדוק אם האתר שלכם מבודד חוצה-מקורות:

if (crossOriginIsolated) {
  console.log("בידוד חוצה-מקורות מופעל.");
} else {
  console.warn("בידוד חוצה-מקורות אינו מופעל.");
}

אם crossOriginIsolated הוא true, משמעות הדבר היא שבידוד חוצה-מקורות מופעל, ותוכלו להשתמש בבטחה ב-SharedArrayBuffer.

פתרון בעיות נפוצות

יישום בידוד חוצה-מקורות יכול להיות מאתגר לעיתים, במיוחד אם האתר שלכם טוען משאבים חוצי-מקורות רבים. הנה כמה בעיות נפוצות וכיצד לפתור אותן:

• משאבים שנכשלים בטעינה: אם אתם משתמשים ב-COEP: require-corp, ודאו שכל המשאבים חוצי-המקורות מוגשים עם כותרות ה-CORS הנכונות (Access-Control-Allow-Origin) ושאתם משתמשים בתכונה crossorigin בתגי ה-HTML המטמיעים משאבים אלו.
• שגיאות תוכן מעורב (Mixed content): ודאו שכל המשאבים נטענים דרך HTTPS. ערבוב משאבי HTTP ו-HTTPS יכול לגרום לאזהרות אבטחה ולמנוע טעינת משאבים.
• בעיות תאימות: דפדפנים ישנים יותר עשויים שלא לתמוך ב-COOP וב-COEP. שקלו להשתמש בספריית זיהוי תכונות או ב-polyfill כדי לספק התנהגות חלופית לדפדפנים ישנים. עם זאת, יתרונות האבטחה המלאים ממומשים רק בדפדפנים תומכים.
• השפעה על סקריפטים של צד שלישי: ייתכן שסקריפטים מסוימים של צד שלישי לא יהיו תואמים לבידוד חוצה-מקורות. בדקו את האתר שלכם ביסודיות לאחר יישום הבידוד כדי לוודא שכל סקריפטי הצד השלישי פועלים כהלכה. ייתכן שתצטרכו ליצור קשר עם ספקי הסקריפטים כדי לבקש תמיכה ב-CORS וב-COEP.

חלופות ל-SharedArrayBuffer

בעוד ש-SharedArrayBuffer מציע יתרונות ביצועים משמעותיים, הוא לא תמיד הפתרון הנכון, במיוחד אם אתם מודאגים מהמורכבות של יישום בידוד חוצה-מקורות. הנה כמה חלופות שכדאי לשקול:

• העברת הודעות (Message passing): השתמשו ב-API של postMessage כדי לשלוח נתונים בין הקשרי דפדפן שונים. זוהי חלופה בטוחה יותר ל-SharedArrayBuffer, מכיוון שהיא אינה כרוכה בשיתוף זיכרון ישיר. עם זאת, היא יכולה להיות פחות יעילה להעברת נתונים גדולים.
• WebAssembly: WebAssembly (Wasm) הוא פורמט הוראות בינארי שניתן להריץ בדפדפני אינטרנט. הוא מציע ביצועים כמעט-מקוריים וניתן להשתמש בו לביצוע משימות עתירות חישוב מבלי להסתמך על SharedArrayBuffer. Wasm יכול גם לספק סביבת הרצה מאובטחת יותר מ-JavaScript.
• Service Workers: ניתן להשתמש ב-Service Workers לביצוע משימות ברקע ולאחסון נתונים במטמון. ניתן להשתמש בהם גם כדי ליירט בקשות רשת ולשנות תגובות. אמנם הם אינם מחליפים ישירות את SharedArrayBuffer, אך ניתן להשתמש בהם כדי לשפר את ביצועי האתר שלכם מבלי להסתמך על זיכרון משותף.

היתרונות של בידוד חוצה-מקורות

מלבד מתן אפשרות לשימוש בטוח ב-SharedArrayBuffer, בידוד חוצה-מקורות מציע מספר יתרונות נוספים:

• אבטחה משופרת: הוא ממתן את הסיכונים הקשורים לפגיעויות דמויות Spectre והתקפות תזמון אחרות.
• ביצועים משופרים: הוא מאפשר לכם להשתמש ב-SharedArrayBuffer כדי לשפר את הביצועים של משימות עתירות חישוב.
• שליטה רבה יותר על עמדת האבטחה של האתר שלכם: הוא נותן לכם שליטה רבה יותר על אילו משאבים חוצי-מקורות יכולים להיטען על ידי האתר שלכם.
• הכנה לעתיד: ככל שאבטחת האינטרנט ממשיכה להתפתח, בידוד חוצה-מקורות מספק בסיס מוצק לשיפורי אבטחה עתידיים.

סיכום

בידוד חוצה-מקורות (COOP/COEP) הוא תכונת אבטחה קריטית לפיתוח אתרים מודרני, במיוחד בעת שימוש ב-SharedArrayBuffer. על ידי יישום בידוד חוצה-מקורות, תוכלו למתן את הסיכונים הקשורים לפגיעויות דמויות Spectre והתקפות תזמון אחרות, ועדיין לנצל את יתרונות הביצועים שמציע SharedArrayBuffer. בעוד שהיישום עשוי לדרוש התייחסות מדוקדקת לטעינת משאבים חוצי-מקורות ובעיות תאימות פוטנציאליות, יתרונות האבטחה ושיפורי הביצועים שווים בהחלט את המאמץ. ככל שהאינטרנט מתפתח, אימוץ שיטות עבודה מומלצות בתחום האבטחה כמו בידוד חוצה-מקורות הופך חשוב יותר ויותר להגנה על נתוני המשתמשים ולהבטחת חוויה מקוונת בטוחה ומאובטחת.

קריאה נוספת

• מדריך להפעלת בידוד חוצה-מקורות
• Cross-Origin-Opener-Policy (COOP) - HTTP | MDN
• Cross-Origin-Embedder-Policy (COEP) - HTTP | MDN