Trusted Types API：安全なDOM操作によるセキュリティの強化

ウェブの脆弱性との継続的な戦いにおいて、クロスサイトスクリプティング（XSS）攻撃は依然として根強い脅威です。これらの攻撃は、ウェブアプリケーションの脆弱性を悪用して、信頼できるウェブサイトに悪意のあるスクリプトを注入し、攻撃者が機密データを盗んだり、ウェブサイトを改ざんしたり、ユーザーを悪意のあるサイトにリダイレクトしたりすることを可能にします。これに対抗するため、Trusted Types APIは強力な防御メカニズムとして登場し、安全なDOM操作を促進し、XSS脆弱性のリスクを大幅に削減します。

クロスサイトスクリプティング（XSS）を理解する

XSS攻撃は、ユーザーが提供したデータが、適切なサニタイズやエンコーディングなしにウェブページの出力に不適切に組み込まれた場合に発生します。XSSには主に3つのタイプがあります：

• 格納型XSS（Stored XSS）： 悪意のあるスクリプトが標的サーバーに恒久的に保存されます（例：データベース、フォーラムの投稿、コメント欄など）。他のユーザーが保存されたデータにアクセスすると、そのスクリプトがブラウザで実行されます。
• 反射型XSS（Reflected XSS）： 悪意のあるスクリプトがURLやフォーム送信に埋め込まれ、レスポンスとしてユーザーに即座に返されます。これは通常、ユーザーを騙して悪意のあるリンクをクリックさせる手口です。
• DOMベースXSS（DOM-based XSS）： 悪意のあるスクリプトは、サーバー側のデータ保存や反射に頼るのではなく、クライアント側のJavaScriptコード自体の脆弱性を悪用します。これは多くの場合、ドキュメントオブジェクトモデル（DOM）を直接操作することを含みます。

従来、開発者はXSS攻撃を防ぐために入力値の検証と出力のエンコーディングに依存してきました。これらの技術は不可欠ですが、正しく実装するのが複雑で、エラーが発生しやすい傾向があります。Trusted Types APIは、DOMレベルで安全なコーディング慣行を強制することにより、より堅牢で開発者に優しいアプローチを提供します。

Trusted Types APIの紹介

Trusted Types APIは、ウェブプラットフォームのセキュリティ機能であり、潜在的に危険なDOM操作メソッドの使用を制限することで、開発者がより安全なウェブアプリケーションを作成するのを支援します。DOM XSSシンク（スクリプト注入が発生しうる場所）が、明示的にサニタイズされ、「Trusted Type」でラップされた値のみを受け入れるというルールを強制します。これにより、信頼されていないデータをこれらのシンクに直接渡すことができなくなり、DOMを操作するために使用される文字列に実質的な型システムが作成されます。

主要な概念：

• DOM XSSシンク： これらは、ページにスクリプトを注入するために最も一般的に使用されるプロパティやメソッドです。例として、innerHTML、outerHTML、src、href、document.writeなどがあります。
• Trusted Types： これらは、文字列が慎重に検査され、DOM XSSシンクで安全に使用できることを示す特別なラッパーオブジェクトです。APIはTrustedHTML、TrustedScript、TrustedScriptURLなど、いくつかの組み込みTrusted Typesを提供します。
• 型ポリシー： これらは、Trusted Typesがどのように作成され、使用されるかを定義するルールです。どの関数がTrusted Typesを作成することを許可されているか、また、基になる文字列がどのようにサニタイズまたは検証されるかを指定します。

Trusted Typesの仕組み

Trusted Typesの基本原則は、開発者が信頼されていない文字列をDOM XSSシンクに直接渡すのを防ぐことです。Trusted Typesが有効になっている場合、Trusted Typeが期待される場所で通常の文字列が使用されると、ブラウザはTypeErrorをスローします。

Trusted Typesを使用するには、まず型ポリシーを定義する必要があります。型ポリシーは、Trusted Typesの作成方法を定義するJavaScriptオブジェクトです。例えば：

if (window.trustedTypes && window.trustedTypes.createPolicy) {
  window.myPolicy = trustedTypes.createPolicy('myPolicy', {
    createHTML: function(input) {
      // ここで入力をサニタイズします。これはプレースホルダーです。実際のサニタイズライブラリを使用してください。
      let sanitized = DOMPurify.sanitize(input); // DOMPurifyを使用した例
      return sanitized;
    },
    createScriptURL: function(input) {
      // ここで入力を検証し、安全なURLであることを確認します。
      if (input.startsWith('https://example.com/')) {
        return input;
      } else {
        throw new Error('Untrusted URL: ' + input);
      }
    },
    createScript: function(input) {
         // スクリプトの作成には非常に注意してください。内容を理解している場合にのみ実行してください
         return input;
    }
  });
}

この例では、「myPolicy」という名前の型ポリシーを作成し、createHTML、createScriptURL、createScriptの3つの関数を持たせています。createHTML関数は、DOMPurifyのようなサニタイズライブラリを使用して入力文字列をサニタイズします。createScriptURL関数は、入力が安全なURLであることを検証します。createScript関数は、任意のスクリプト実行を許可するため、可能であれば避けるべきであり、細心の注意を払って使用する必要があります。

型ポリシーが作成されると、それを使用してTrusted Typesを作成できます：

let untrustedHTML = '';
let trustedHTML = myPolicy.createHTML(untrustedHTML);

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

この例では、信頼されていないHTML文字列を型ポリシーのcreateHTML関数に渡します。この関数は文字列をサニタイズし、TrustedHTMLオブジェクトを返します。その後、このTrustedHTMLオブジェクトを要素のinnerHTMLプロパティに安全に代入でき、XSS攻撃のリスクを回避できます。

Trusted Typesを使用するメリット

• セキュリティの強化： Trusted Typesは、開発者が信頼されていない文字列をDOM XSSシンクに直接渡すのを防ぐことで、XSS攻撃のリスクを大幅に削減します。
• コード品質の向上： Trusted Typesは、開発者がデータサニタイズと検証についてより慎重に考えることを促し、コード品質とセキュリティ慣行の向上につながります。
• セキュリティレビューの簡素化： Trusted Typesにより、DOM XSSシンクの使用が型ポリシーによって明示的に制御されるため、コード内の潜在的なXSS脆弱性の特定とレビューが容易になります。
• CSPとの互換性： Trusted Typesは、コンテンツセキュリティポリシー（CSP）と組み合わせて使用することで、ウェブアプリケーションのセキュリティをさらに強化できます。

実装に関する考慮事項

Trusted Typesを実装するには、慎重な計画と実行が必要です。以下に重要な考慮事項を挙げます：

• DOM XSSシンクの特定： 最初のステップは、アプリケーション内のすべてのDOM XSSシンクを特定することです。これらは、DOMを操作するために使用され、XSS攻撃によって悪用される可能性のあるプロパティやメソッドです。
• サニタイズライブラリの選択： 信頼性が高く、よくメンテナンスされているサニタイズライブラリを選択して、Trusted Typesを作成する前に信頼されていないデータをサニタイズします。DOMPurifyは人気があり効果的な選択肢です。特定のニーズに合わせて正しく設定してください。
• 型ポリシーの定義： Trusted Typesの作成方法と使用方法を指定する型ポリシーを作成します。XSS攻撃を効果的に防ぐために、型ポリシー内のサニタイズと検証ロジックを慎重に検討してください。
• コードの更新： 潜在的に信頼できないデータでDOMを操作する場合は、Trusted Typesを使用するようにコードを更新します。DOM XSSシンクへの直接代入を、Trusted Typesの代入に置き換えます。
• 徹底的なテスト： Trusted Typesを実装した後、アプリケーションが正しく動作し、リグレッションがないことを確認するために徹底的にテストします。特にDOMを操作している領域に注意を払ってください。
• 移行戦略： 大規模な既存のコードベースにTrusted Typesを実装するのは困難な場合があります。アプリケーションの最も重要な領域から始めて、段階的な移行戦略を検討してください。最初にTrusted Typesを「レポート専用」モードで有効にして、アプリケーションを壊すことなく違反を特定することができます。

シナリオ例

さまざまなシナリオでTrusted Typesをどのように使用できるか、いくつかの実践的な例を見てみましょう：

シナリオ1：ユーザー生成コンテンツの表示

あるウェブサイトでは、ユーザーがコメントや投稿を送信できます。Trusted Typesを使用しない場合、このコンテンツを表示するとXSS攻撃に対して脆弱になる可能性があります。Trusted Typesを使用することで、ユーザー生成コンテンツを表示する前にサニタイズし、悪意のあるスクリプトが確実に削除されるようにできます。

// Trusted Types導入前：
// document.getElementById('comments').innerHTML = userComment; // XSSに対して脆弱

// Trusted Types導入後：
let trustedHTML = myPolicy.createHTML(userComment);
document.getElementById('comments').innerHTML = trustedHTML;

シナリオ2：外部JavaScriptファイルの読み込み

あるウェブサイトでは、外部ソースから動的にJavaScriptファイルを読み込みます。Trusted Typesを使用しない場合、悪意のある攻撃者がこれらのファイルの1つを独自の悪意のあるスクリプトに置き換える可能性があります。Trusted Typesを使用することで、スクリプトファイルを読み込む前にそのURLを検証し、信頼できるソースからのものであることを確認できます。

// Trusted Types導入前：
// let script = document.createElement('script');
// script.src = untrustedURL; // XSSに対して脆弱
// document.head.appendChild(script);

// Trusted Types導入後：
let trustedScriptURL = myPolicy.createScriptURL(untrustedURL);
let script = document.createElement('script');
script.src = trustedScriptURL;
document.head.appendChild(script);

シナリオ3：要素の属性設定

あるウェブサイトでは、ユーザー入力に基づいてDOM要素の属性を設定します。例えば、アンカータグの`href`属性を設定する場合などです。Trusted Typesを使用しないと、悪意のある攻撃者がJavaScript URIを注入し、XSSにつながる可能性があります。Trusted Typesを使用すれば、属性を設定する前にURLを検証できます。

// Trusted Types導入前：
// anchorElement.href = userInputURL; // XSSに対して脆弱

// Trusted Types導入後：
let trustedURL = myPolicy.createScriptURL(userInputURL);
anchorElement.href = trustedURL;

Trusted Typesとコンテンツセキュリティポリシー（CSP）

Trusted Typesは、コンテンツセキュリティポリシー（CSP）と連携してうまく機能し、XSS攻撃に対する多層防御を提供します。CSPは、ウェブサイトでどのソースのコンテンツを読み込むことを許可するかを指定できるセキュリティメカニズムです。Trusted TypesをCSPと組み合わせることで、非常に安全なウェブアプリケーションを構築できます。

CSPでTrusted Typesを有効にするには、require-trusted-types-forディレクティブを使用します。このディレクティブは、すべてのDOM XSSシンクに対してTrusted Typesが必要であることを指定します。例えば：

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

このCSPヘッダーは、すべてのスクリプト実行に対してTrusted Typesを要求し、「myPolicy」型ポリシーによって作成されたTrusted Typesのみを許可するようにブラウザに指示します。

ブラウザのサポートとポリフィル

Trusted Typesのブラウザサポートは拡大していますが、まだ普遍的に利用できるわけではありません。2024年後半の時点では、Chrome、Firefox、Edgeなどの主要なブラウザは良好なサポートを提供しています。Safariのサポートは遅れています。CanIUse.comで最新のブラウザ互換性情報を確認してください。

Trusted Typesをネイティブにサポートしていない古いブラウザには、ポリフィルを使用できます。ポリフィルは、新しい機能の機能を古いブラウザで提供するJavaScriptコードの一部です。Googleが提供するものなど、いくつかのTrusted Typesポリフィルが利用可能です。ただし、ポリフィルはネイティブサポートと同じレベルのセキュリティを提供するわけではありません。主に互換性を助け、一部のユーザーが古いブラウザを使用していてもAPIの使用を開始できるようにするものです。

代替案と考慮事項

Trusted Typesはセキュリティを大幅に向上させますが、代替アプローチや、それが最適な選択肢ではないかもしれないシナリオを認識することも重要です：

• フレームワークとの統合： React、Angular、Vue.jsなどの最新のJavaScriptフレームワークは、XSSリスクを軽減する方法でDOM操作を処理することがよくあります。これらのフレームワークは通常、デフォルトでデータをエスケープし、安全なコーディングパターンの使用を奨励します。しかし、フレームワークを使用していても、フレームワークの組み込み保護をバイパスしたり、dangerouslySetInnerHTML（React）や同様の機能を誤って使用したりすると、XSS脆弱性を引き起こす可能性があります。
• 厳格な入力検証と出力エンコーディング： 従来の入力検証と出力エンコーディングの方法は依然として重要です。Trusted Typesはこれらの技術を補完するものであり、置き換えるものではありません。入力検証は、アプリケーションに入力されるデータが適切に形成され、期待される形式に準拠していることを保証します。出力エンコーディングは、データがページに表示される際に適切にエスケープされ、ブラウザがそれをコードとして解釈するのを防ぎます。
• パフォーマンスのオーバーヘッド： 一般的には最小限ですが、Trusted Typesで必要とされるサニタイズと検証プロセスに関連して、わずかなパフォーマンスのオーバーヘッドが発生する可能性があります。アプリケーションのプロファイリングを行ってパフォーマンスのボトルネックを特定し、それに応じて最適化することが不可欠です。
• メンテナンスの負担： Trusted Typesを実装および維持するには、アプリケーションのDOM構造とデータフローを十分に理解する必要があります。型ポリシーの作成と管理は、メンテナンスの負担を増やす可能性があります。

実世界の例とケーススタディ

いくつかの組織は、ウェブアプリケーションのセキュリティを向上させるためにTrusted Typesの実装に成功しています。例えば、Googleは自社の製品やサービスでTrusted Typesを広範囲に使用しています。セキュリティが最も重要視される金融や電子商取引セクターの他の企業も、機密性の高いユーザーデータを保護し、金融詐欺を防ぐためにTrusted Typesを採用しています。これらの実世界の例は、複雑でリスクの高い環境においてXSSリスクを軽減する上でのTrusted Typesの有効性を示しています。

結論

Trusted Types APIは、ウェブアプリケーションセキュリティにおける大きな前進であり、XSS攻撃を防ぐための堅牢で開発者に優しいメカニズムを提供します。安全なDOM操作の実践を強制し、慎重なデータサニタイズと検証を促進することで、Trusted Typesは開発者がより安全で信頼性の高いウェブアプリケーションを構築することを可能にします。Trusted Typesの実装には慎重な計画と実行が必要ですが、セキュリティの強化とコード品質の向上という点でのメリットは、その労力に見合う価値があります。Trusted Typesのブラウザサポートが拡大し続けるにつれて、ウェブの脆弱性との戦いにおいてますます重要なツールになるでしょう。

グローバルな視点で見ると、Trusted Typesのようなセキュリティのベストプラクティスを取り入れることは、個々のアプリケーションを保護するだけでなく、すべての人にとってより安全で信頼性の高いウェブを育むことにつながります。これは、データが国境を越えて流れ、セキュリティ侵害が広範囲に影響を及ぼす可能性のあるグローバル化された世界において特に重要です。東京の開発者であれ、ロンドンのセキュリティ専門家であれ、サンパウロのビジネスオーナーであれ、Trusted Typesのような技術を理解し実装することは、安全で回復力のあるデジタルエコシステムを構築するために不可欠です。