교차 출처 격리: JavaScript SharedArrayBuffer 보안

끊임없이 진화하는 웹 개발 환경에서 보안은 여전히 가장 중요한 관심사입니다. JavaScript의 SharedArrayBuffer와 같은 강력한 기능의 도입은 상당한 성능 향상을 가져왔지만, 동시에 잠재적인 보안 취약점의 새로운 경로를 열었습니다. 이러한 위험을 완화하기 위해 교차 출처 격리(Cross-Origin Isolation, COOP/COEP)라는 개념이 도입되었습니다. 이 글에서는 교차 출처 격리의 복잡성, SharedArrayBuffer와의 관계, 보안에 미치는 영향 및 웹 애플리케이션에서 효과적으로 구현하는 방법에 대해 자세히 알아봅니다.

SharedArrayBuffer 이해하기

SharedArrayBuffer는 여러 에이전트(예: 웹 워커 또는 다른 브라우저 컨텍스트)가 동일한 메모리에 접근하고 수정할 수 있도록 하는 JavaScript 객체입니다. 이를 통해 효율적인 데이터 공유와 병렬 처리가 가능해지며, 이는 이미지 처리, 비디오 인코딩/디코딩, 게임 개발과 같이 계산 집약적인 작업에 특히 유용합니다.

예를 들어, 브라우저에서 실행되는 비디오 편집 애플리케이션을 상상해 보세요. SharedArrayBuffer를 사용하면 메인 스레드와 여러 웹 워커가 비디오의 다른 프레임에서 동시에 작업하여 처리 시간을 크게 줄일 수 있습니다.

그러나 다른 출처(도메인) 간에 메모리를 공유하는 기능은 잠재적인 보안 위험을 초래합니다. 주요 우려는 스펙터(Spectre)와 같은 타이밍 공격의 악용입니다.

스펙터(Spectre) 취약점과 그 영향

스펙터(Spectre)는 현대 프로세서에 영향을 미치는 추측 실행(speculative execution) 취약점의 한 종류입니다. 이 취약점들은 악성 코드가 프로세서 캐시에 저장된 민감한 정보를 포함하여 접근해서는 안 되는 데이터에 잠재적으로 접근할 수 있도록 허용합니다.

웹 브라우저의 맥락에서, 스펙터는 악의적인 JavaScript 코드에 의해 다른 웹사이트나 심지어 브라우저 자체에서 데이터를 유출하는 데 악용될 수 있습니다. SharedArrayBuffer는 적절히 격리되지 않았을 때, 작업 타이밍을 정밀하게 측정하는 데 사용될 수 있어 스펙터와 유사한 취약점을 악용하기 쉽게 만듭니다. 공격자는 SharedArrayBuffer와 상호 작용하는 JavaScript 코드를 신중하게 작성하고 타이밍 차이를 관찰함으로써 잠재적으로 프로세서 캐시의 내용을 추론하고 민감한 정보를 추출할 수 있습니다.

사용자가 스펙터를 악용하도록 설계된 JavaScript 코드를 실행하는 악성 웹사이트를 방문하는 시나리오를 생각해보십시오. 교차 출처 격리가 없다면, 이 코드는 사용자가 동일한 브라우저 세션에서 방문한 다른 웹사이트(예: 은행 정보나 개인 정보)로부터 데이터를 잠재적으로 읽을 수 있습니다.

구원자로서의 교차 출처 격리(COOP/COEP)

교차 출처 격리는 SharedArrayBuffer 및 스펙터와 유사한 취약점과 관련된 위험을 완화하는 보안 기능입니다. 이는 기본적으로 다른 웹사이트와 브라우저 컨텍스트 사이에 더 엄격한 보안 경계를 만들어 악성 코드가 민감한 데이터에 접근하는 것을 방지합니다.

교차 출처 격리는 두 개의 HTTP 응답 헤더를 설정하여 구현됩니다:

• Cross-Origin-Opener-Policy (COOP): 이 헤더는 다른 문서가 현재 문서를 팝업으로 열 수 있는지 여부를 제어합니다. 이 값을 same-origin 또는 same-origin-allow-popups으로 설정하면 현재 출처를 다른 출처로부터 격리합니다.
• Cross-Origin-Embedder-Policy (COEP): 이 헤더는 문서가 로드할 수 있는 권한을 명시적으로 부여하지 않은 교차 출처 리소스를 로드하는 것을 방지합니다. 이 값을 require-corp로 설정하면 모든 교차 출처 리소스가 CORS(Cross-Origin Resource Sharing)가 활성화된 상태로 가져와야 하며, 해당 리소스를 포함하는 HTML 태그에 crossorigin 속성을 사용해야 함을 강제합니다.

이러한 헤더를 설정함으로써, 웹사이트를 다른 웹사이트로부터 효과적으로 격리하여 공격자가 스펙터와 유사한 취약점을 악용하기 훨씬 더 어렵게 만듭니다.

교차 출처 격리의 작동 방식

COOP와 COEP가 어떻게 함께 작동하여 교차 출처 격리를 달성하는지 자세히 살펴보겠습니다:

Cross-Origin-Opener-Policy (COOP)

COOP 헤더는 현재 문서가 팝업으로 여는 다른 문서나 현재 문서를 팝업으로 여는 다른 문서와 상호 작용하는 방식을 제어합니다. 세 가지 가능한 값이 있습니다:

• unsafe-none: 이것은 기본값이며, 어떤 다른 문서든 현재 문서를 열 수 있도록 허용합니다. 이는 기본적으로 COOP 보호를 비활성화합니다.
• same-origin: 이 값은 현재 문서가 동일한 출처의 문서에 의해서만 열릴 수 있도록 격리합니다. 다른 출처의 문서가 현재 문서를 열려고 하면 차단됩니다.
• same-origin-allow-popups: 이 값은 동일한 출처의 문서가 현재 문서를 팝업으로 열 수 있도록 허용하지만, 다른 출처의 문서가 그렇게 하는 것을 방지합니다. 이는 동일한 출처에서 팝업을 열어야 하는 시나리오에 유용합니다.

COOP를 same-origin 또는 same-origin-allow-popups으로 설정하면 다른 출처의 문서가 웹사이트의 window 객체에 접근하는 것을 막아 공격 표면을 줄입니다.

예를 들어, 웹사이트가 COOP를 same-origin으로 설정하고 악성 웹사이트가 여러분의 웹사이트를 팝업으로 열려고 하면, 악성 웹사이트는 여러분의 웹사이트의 window 객체나 그 속성에 접근할 수 없습니다. 이는 악성 웹사이트가 여러분의 웹사이트 콘텐츠를 조작하거나 민감한 정보를 훔치는 것을 방지합니다.

Cross-Origin-Embedder-Policy (COEP)

COEP 헤더는 현재 문서가 로드할 수 있는 교차 출처 리소스를 제어합니다. 세 가지 주요 값이 있습니다:

• unsafe-none: 이것은 기본값이며, 문서가 어떤 교차 출처 리소스든 로드할 수 있도록 허용합니다. 이는 기본적으로 COEP 보호를 비활성화합니다.
• require-corp: 이 값은 모든 교차 출처 리소스가 CORS가 활성화된 상태로 가져와야 하며, 해당 리소스를 포함하는 HTML 태그에 crossorigin 속성을 사용해야 함을 요구합니다. 이는 교차 출처 리소스를 호스팅하는 서버가 여러분의 웹사이트가 리소스를 로드하도록 명시적으로 허용해야 함을 의미합니다.
• credentialless: `require-corp`와 유사하지만, 요청에 자격 증명(쿠키, 인증 헤더)을 보내지 않습니다. 이는 사용자 특정 정보를 유출하지 않고 공개 리소스를 로드하는 데 유용합니다.

require-corp 값은 가장 안전한 옵션이며 대부분의 사용 사례에 권장됩니다. 이는 모든 교차 출처 리소스가 웹사이트에 의해 로드되도록 명시적으로 승인되었음을 보장합니다.

require-corp를 사용할 때는 웹사이트가 로드하는 모든 교차 출처 리소스가 적절한 CORS 헤더와 함께 제공되는지 확인해야 합니다. 이는 리소스를 호스팅하는 서버가 응답에 Access-Control-Allow-Origin 헤더를 포함해야 하며, 웹사이트의 출처나 *(모든 출처가 리소스를 로드하도록 허용하지만 일반적으로 보안상의 이유로 권장되지 않음)를 지정해야 함을 의미합니다.

예를 들어, 웹사이트가 CDN에서 이미지를 로드하는 경우, CDN 서버는 응답에 웹사이트의 출처를 지정하는 Access-Control-Allow-Origin 헤더를 포함해야 합니다. CDN 서버가 이 헤더를 포함하지 않으면 이미지가 로드되지 않고 웹사이트에 오류가 표시됩니다.

crossorigin 속성은 <img>, <script>, <link>와 같은 HTML 태그에서 리소스가 CORS를 활성화하여 가져와야 함을 나타내는 데 사용됩니다. 예를 들면 다음과 같습니다:

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

anonymous 값은 요청이 자격 증명(예: 쿠키) 없이 이루어져야 함을 나타냅니다. 자격 증명을 보내야 하는 경우 use-credentials 값을 사용할 수 있지만, 리소스를 호스팅하는 서버가 응답에 Access-Control-Allow-Credentials: true 헤더를 포함하여 자격 증명 전송을 허용하는지 확인해야 합니다.

교차 출처 격리 구현하기

교차 출처 격리를 구현하려면 서버 응답에 COOP 및 COEP 헤더를 설정해야 합니다. 이러한 헤더를 설정하는 구체적인 방법은 서버 기술에 따라 다릅니다.

구현 예시

다음은 여러 서버 환경에서 COOP 및 COEP 헤더를 설정하는 방법에 대한 몇 가지 예시입니다:

Apache

.htaccess 파일에 다음 줄을 추가하십시오:

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

Nginx

Nginx 구성 파일에 다음 줄을 추가하십시오:

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');

이러한 예제를 특정 서버 환경 및 구성에 맞게 조정하는 것을 잊지 마십시오.

교차 출처 격리 확인

교차 출처 격리를 구현한 후에는 올바르게 작동하는지 확인하는 것이 중요합니다. 브라우저의 개발자 도구에서 COOP 및 COEP 헤더를 확인하여 이를 수행할 수 있습니다. 네트워크 탭을 열고 웹사이트의 메인 문서에 대한 응답 헤더를 검사하십시오. 구성한 값으로 설정된 Cross-Origin-Opener-Policy 및 Cross-Origin-Embedder-Policy 헤더를 볼 수 있어야 합니다.

또한 JavaScript의 crossOriginIsolated 속성을 사용하여 웹사이트가 교차 출처 격리되었는지 확인할 수 있습니다:

if (crossOriginIsolated) {
  console.log("교차 출처 격리가 활성화되었습니다.");
} else {
  console.warn("교차 출처 격리가 활성화되지 않았습니다.");
}

crossOriginIsolated가 true이면 교차 출처 격리가 활성화되었음을 의미하며 SharedArrayBuffer를 안전하게 사용할 수 있습니다.

일반적인 문제 해결

교차 출처 격리를 구현하는 것은 때때로 어려울 수 있으며, 특히 웹사이트가 많은 교차 출처 리소스를 로드하는 경우 더욱 그렇습니다. 다음은 몇 가지 일반적인 문제와 해결 방법입니다:

• 리소스 로드 실패: COEP: require-corp를 사용하는 경우 모든 교차 출처 리소스가 올바른 CORS 헤더(Access-Control-Allow-Origin)와 함께 제공되고, 해당 리소스를 포함하는 HTML 태그에 crossorigin 속성을 사용하고 있는지 확인하십시오.
• 혼합 콘텐츠 오류: 모든 리소스가 HTTPS를 통해 로드되는지 확인하십시오. HTTP와 HTTPS 리소스를 혼합하면 보안 경고가 발생하고 리소스 로드가 중단될 수 있습니다.
• 호환성 문제: 구형 브라우저는 COOP 및 COEP를 지원하지 않을 수 있습니다. 구형 브라우저에 대한 대체 동작을 제공하기 위해 기능 감지 라이브러리나 폴리필 사용을 고려하십시오. 그러나 완전한 보안 이점은 지원되는 브라우저에서만 실현됩니다.
• 타사 스크립트에 미치는 영향: 일부 타사 스크립트는 교차 출처 격리와 호환되지 않을 수 있습니다. 교차 출처 격리를 구현한 후 웹사이트를 철저히 테스트하여 모든 타사 스크립트가 올바르게 작동하는지 확인하십시오. CORS 및 COEP 지원을 요청하기 위해 타사 스크립트 제공업체에 연락해야 할 수도 있습니다.

SharedArrayBuffer의 대안

SharedArrayBuffer는 상당한 성능 이점을 제공하지만, 특히 교차 출처 격리 구현의 복잡성에 대해 우려하는 경우 항상 올바른 해결책은 아닙니다. 고려해 볼 몇 가지 대안은 다음과 같습니다:

• 메시지 전달: postMessage API를 사용하여 다른 브라우저 컨텍스트 간에 데이터를 전송합니다. 이는 메모리를 직접 공유하지 않으므로 SharedArrayBuffer보다 안전한 대안입니다. 그러나 대용량 데이터 전송에는 덜 효율적일 수 있습니다.
• WebAssembly: WebAssembly(Wasm)는 웹 브라우저에서 실행할 수 있는 바이너리 명령어 형식입니다. 거의 네이티브에 가까운 성능을 제공하며 SharedArrayBuffer에 의존하지 않고 계산 집약적인 작업을 수행하는 데 사용할 수 있습니다. Wasm은 또한 JavaScript보다 더 안전한 실행 환경을 제공할 수 있습니다.
• 서비스 워커: 서비스 워커는 백그라운드 작업을 수행하고 데이터를 캐시하는 데 사용할 수 있습니다. 또한 네트워크 요청을 가로채고 응답을 수정하는 데도 사용할 수 있습니다. SharedArrayBuffer를 직접 대체하지는 않지만, 공유 메모리에 의존하지 않고 웹사이트의 성능을 향상시키는 데 사용할 수 있습니다.

교차 출처 격리의 이점

SharedArrayBuffer의 안전한 사용을 가능하게 하는 것 외에도 교차 출처 격리는 다음과 같은 여러 가지 다른 이점을 제공합니다:

• 보안 강화: 스펙터와 유사한 취약점 및 기타 타이밍 공격과 관련된 위험을 완화합니다.
• 성능 향상: SharedArrayBuffer를 사용하여 계산 집약적인 작업의 성능을 향상시킬 수 있습니다.
• 웹사이트의 보안 태세에 대한 더 많은 제어: 웹사이트에서 로드할 수 있는 교차 출처 리소스를 더 많이 제어할 수 있습니다.
• 미래 보장: 웹 보안이 계속 발전함에 따라 교차 출처 격리는 미래의 보안 강화를 위한 견고한 기반을 제공합니다.

결론

교차 출처 격리(COOP/COEP)는 현대 웹 개발, 특히 SharedArrayBuffer를 사용할 때 중요한 보안 기능입니다. 교차 출처 격리를 구현함으로써 스펙터와 유사한 취약점 및 기타 타이밍 공격과 관련된 위험을 완화하면서 SharedArrayBuffer가 제공하는 성능 이점을 계속 활용할 수 있습니다. 구현 시 교차 출처 리소스 로딩 및 잠재적인 호환성 문제에 대한 신중한 고려가 필요할 수 있지만, 보안상의 이점과 성능 향상은 그만한 가치가 있습니다. 웹이 발전함에 따라, 교차 출처 격리와 같은 보안 모범 사례를 수용하는 것은 사용자 데이터를 보호하고 안전하고 보안된 온라인 경험을 보장하는 데 점점 더 중요해지고 있습니다.

추가 자료

• 교차 출처 격리 활성화 가이드
• Cross-Origin-Opener-Policy (COOP) - HTTP | MDN
• Cross-Origin-Embedder-Policy (COEP) - HTTP | MDN