JavaScript skyriai: Saugios kodo vykdymo aplinkos ir saugumas

Dinamiškame žiniatinklio kūrimo pasaulyje saugumas yra svarbiausias dalykas. Kai žiniatinklio programos tampa vis sudėtingesnės ir integruoja trečiųjų šalių kodą, kenkėjiško ar klaidingo kodo, galinčio paveikti visą programą, rizika smarkiai išauga. JavaScript skyriai suteikia galingą mechanizmą šioms rizikoms sumažinti, sukuriant izoliuotas vykdymo aplinkas, efektyviai izoliuojant kodą ir neleidžiant jam kištis į likusią programos dalį. Šiame straipsnyje gilinamasi į JavaScript skyrių koncepciją, nagrinėjami jų privalumai, diegimo detalės ir įvairūs naudojimo atvejai.

Kas yra JavaScript skyriai?

JavaScript skyriai, dažnai minimi kartu su „Realms“ ir „ShadowRealms“ (nors tai nėra visiškai tas pats, skirtumus aptarsime vėliau), yra būdas sukurti saugią ir izoliuotą vykdymo aplinką JavaScript kodui. Galvokite apie juos kaip apie atskirus „konteinerius“, kuriuose kodas gali veikti neturėdamas prieigos prie pagrindinės programos globalios srities ar kitų jautrių išteklių. Šis izoliavimas yra gyvybiškai svarbus norint paleisti nepatikimą kodą, pavyzdžiui, trečiųjų šalių bibliotekas ar vartotojų pateiktus scenarijus, nepakenkiant visos programos saugumui ir vientisumui.

Tradiciškai JavaScript remiasi vienu globaliu vykdymo kontekstu, dažnai vadinamu „realm“. Nors šis modelis supaprastina kūrimą, jis taip pat kelia saugumo riziką, nes bet koks kodas, veikiantis šioje srityje, turi prieigą prie visų jai prieinamų išteklių. Tai reiškia, kad kenkėjiškas scenarijus galėtų pasiekti jautrius duomenis, pakeisti programos veikimą ar net įterpti savavališką kodą.

Skyriai sprendžia šią problemą kurdami atskiras sritis („realms“), kurių kiekviena turi savo globalią sritį ir integruotų objektų rinkinį. Skyriuje veikiantis kodas yra apribotas tik savo sritimi, todėl jam neleidžiama tiesiogiai pasiekti ar keisti išteklių už tos srities ribų. Šis izoliavimas suteikia stiprų saugumo lygį, užtikrinant, kad nepatikimas kodas negalėtų pakenkti pagrindinės programos vientisumui.

JavaScript skyrių naudojimo privalumai

• Padidintas saugumas: Pagrindinis skyrių naudojimo privalumas yra padidintas saugumas. Izoliuodami nepatikimą kodą, galite užkirsti kelią jo prieigai prie jautrių duomenų ar programos veikimo keitimui. Tai ypač svarbu integruojant trečiųjų šalių bibliotekas ar vykdant vartotojų pateiktus scenarijus.
• Geresnis stabilumas: Skyriai taip pat gali pagerinti jūsų programos stabilumą. Jei skyriuje veikiantis scenarijus sugenda arba išmeta klaidą, tai nepaveiks likusios programos dalies. Tai gali užkirsti kelią netikėtam elgesiui ir pagerinti bendrą vartotojo patirtį.
• Sumažintos priklausomybės: Skyriai gali padėti sumažinti priklausomybes tarp skirtingų jūsų programos dalių. Izoliuodami kodą skyriuose, galite sumažinti konfliktų tarp skirtingų bibliotekų ar modulių riziką. Tai gali supaprastinti kūrimą ir priežiūrą.
• Kodo perkeliamumas: Skyriai gali pagerinti kodo perkeliamumą. Kodas, parašytas veikti konkrečiame skyriuje, gali būti lengvai perkeltas į kitas programas ar aplinkas, nereikalaujant didelių pakeitimų.
• Smulkmeniškas valdymas: Skyriai suteikia detalų valdymą, kokius išteklius gali pasiekti juose veikiantis kodas. Tai leidžia pritaikyti aplinką specifiniams kodo poreikiams, sumažinant saugumo pažeidžiamumų riziką.

JavaScript Realms ir ShadowRealms: Išsamesnis žvilgsnis

„Realms“ ir, naujesnės, „ShadowRealms“ koncepcijos yra glaudžiai susijusios su JavaScript skyriais ir yra labai svarbios norint suprasti platesnį kodo izoliavimo ir saugumo kontekstą JavaScript kalboje. Išnagrinėkime šias sąvokas:

Realms

JavaScript kontekste „Realm“ (sritis) reiškia globalią vykdymo aplinką. Kiekviena sritis turi savo globalų objektą (pvz., `window` naršyklėse arba `global` Node.js), savo integruotų objektų rinkinį (pvz., `Array`, `Object`, `String`) ir savo vykdymo kontekstą. Tradiciškai naršyklės langas ar Node.js procesas veikia vienoje srityje.

„Realms“ leidžia įkelti ir vykdyti JavaScript kodą atskirame kontekste nuo pagrindinės programos konteksto. Tai suteikia tam tikrą izoliavimo lygį, tačiau svarbu suprasti, kad „Realms“ pagal nutylėjimą *nėra* stipri saugumo riba. Skirtingose srityse esantis kodas vis dar gali bendrauti ir potencialiai trukdyti vienas kitam, jei nėra atidžiai valdomas. Taip yra todėl, kad nors jie turi atskirus globalius objektus, jie gali dalintis objektais ir funkcijomis per įvairius mechanizmus.

Pavyzdys: Įsivaizduokite, kad kuriate naršyklės plėtinį, kuriam reikia paleisti kodą iš trečiosios šalies svetainės. Galite įkelti šį kodą į atskirą „Realm“, kad jis negalėtų tiesiogiai pasiekti jūsų plėtinio vidinių duomenų ar netikėtai manipuliuoti naršyklės DOM. Tačiau turėtumėte būti atsargūs, kaip perduodate duomenis tarp sričių, kad išvengtumėte galimų saugumo problemų.

ShadowRealms

„ShadowRealms“, pristatyti neseniai, yra sukurti siekiant suteikti stipresnę izoliacijos formą, palyginti su tradiciniais „Realms“. Jų tikslas – išspręsti kai kuriuos „Realms“ saugumo apribojimus, sukuriant tvirtesnę ribą tarp skirtingų JavaScript vykdymo aplinkų. „ShadowRealms“ yra pasiūlymas (šio rašymo metu) naujai JavaScript funkcijai. Kai kuriose aplinkose jis palaikomas natūraliai, o kitoms reikalingas „polyfill“.

Pagrindinis skirtumas tarp „ShadowRealms“ ir „Realms“ yra tas, kad „ShadowRealms“ siūlo išsamesnį globalios aplinkos atskyrimą. Jie pagal nutylėjimą neleidžia prieiti prie pradinės srities vidinių elementų (angl. intrinsics) (integruotų objektų, tokių kaip `Array`, `Object`, `String`), priverčiant kodą „ShadowRealm“ viduje naudoti savo izoliuotas versijas. Dėl to kodui „ShadowRealm“ viduje yra žymiai sunkiau ištrūkti iš savo saugios aplinkos ir netikėtai sąveikauti su pagrindinės programos kontekstu.

Pavyzdys: Apsvarstykite scenarijų, kai kuriate platformą, leidžiančią vartotojams įkelti ir vykdyti savo JavaScript kodą. Naudodami „ShadowRealms“, galite sukurti labai saugią aplinką šiam kodui vykdyti, neleidžiant jam pasiekti jautrių duomenų ar kištis į pagrindines platformos funkcijas. Kadangi kodas „ShadowRealm“ viduje negali tiesiogiai pasiekti pradinės srities integruotų objektų, jam yra daug sunkiau atlikti kenkėjiškus veiksmus.

Kaip „ShadowRealms“ padidina saugumą

• Vidinių elementų izoliavimas: „ShadowRealms“ izoliuoja pagrindinius JavaScript vidinius elementus, neleidžiant prieiti prie pradinės aplinkos integruotų objektų. Dėl to kenkėjiškam kodui daug sunkiau ištrūkti iš saugios aplinkos.
• Globalaus objekto izoliavimas: Kiekvienas „ShadowRealm“ turi savo izoliuotą globalų objektą, neleidžiant kodui pasiekti ar keisti pagrindinės programos globalios būsenos.
• Objektų grafiko izoliavimas: „ShadowRealms“ suteikia mechanizmus, leidžiančius atidžiai kontroliuoti objektų bendrinimą tarp sričių, sumažinant netyčinių sąveikų ar duomenų nutekėjimo riziką.

JavaScript skyriai: Praktiniai pavyzdžiai ir naudojimo atvejai

Skyriai ir su jais susijusios „Realms“ bei „ShadowRealms“ koncepcijos turi platų praktinio pritaikymo spektrą žiniatinklio kūrime. Štai keletas pavyzdžių:

• Trečiųjų šalių kodo vykdymas: Kaip minėta anksčiau, skyriai idealiai tinka trečiųjų šalių bibliotekoms ar scenarijams vykdyti. Izoliuodami šį kodą skyriuje, galite užkirsti kelią jo kišimuisi į jūsų programą ar prieigai prie jautrių duomenų. Įsivaizduokite, kad integruojate sudėtingą diagramų biblioteką iš išorinio šaltinio. Vykdydami ją skyriuje, jūs izoliuojate galimas klaidas ar saugumo pažeidžiamumus nuo pagrindinės programos.
• Vartotojų pateikti scenarijai: Jei jūsų programa leidžia vartotojams pateikti savo JavaScript kodą (pvz., kodo redaktoriuje ar scenarijų aplinkoje), skyriai yra būtini saugumui užtikrinti. Galite vykdyti šiuos scenarijus skyriuose, kad jie negalėtų pasiekti jūsų programos duomenų ar atlikti kenkėjiškų veiksmų. Apsvarstykite svetainę, kuri leidžia vartotojams kurti ir dalintis savo valdikliais. Naudojant skyrius, kiekvienas valdiklis gali veikti savo izoliuotoje aplinkoje, neleidžiant jam paveikti kitų valdiklių ar pagrindinės svetainės.
• Web Workers: „Web Workers“ yra būdas vykdyti JavaScript kodą fone, neblokuojant pagrindinės gijos. Skyriai gali būti naudojami izoliuoti „Web Workers“ nuo pagrindinės gijos, pagerinant saugumą ir stabilumą. Tai ypač naudinga skaičiavimams imlioms užduotims, kurios kitaip galėtų sulėtinti vartotojo sąsają.
• Naršyklės plėtiniai: Naršyklės plėtiniams dažnai reikalinga prieiga prie jautrių duomenų ir funkcijų. Skyriai gali būti naudojami izoliuoti skirtingas plėtinio dalis, sumažinant saugumo pažeidžiamumų riziką. Įsivaizduokite plėtinį, kuris tvarko slaptažodžius. Izoliuodami slaptažodžių saugojimo ir valdymo logiką skyriuje, galite apsaugoti ją nuo kenkėjiško kodo, kuris galėtų bandyti pasiekti ar pavogti vartotojo prisijungimo duomenis.
• Mikro-priekinės sąsajos (Microfrontends): Mikro-priekinių sąsajų architektūroje skirtingos programos dalys kuriamos ir diegiamos nepriklausomai. Skyriai gali būti naudojami izoliuoti šias mikro-priekines sąsajas vieną nuo kitos, užkertant kelią konfliktams ir gerinant saugumą.
• Saugus kodo įvertinimas: Skyriai gali būti naudojami sukurti saugią aplinką savavališkam JavaScript kodui įvertinti. Tai naudinga programose, kurioms reikia dinamiškai vykdyti kodą, pavyzdžiui, internetiniuose kodo redaktoriuose ar izoliuotose JavaScript aplinkose.

JavaScript skyrių diegimas: Technikos ir svarstymai

Nors JavaScript skyrių koncepcija yra gana paprasta, norint juos efektyviai įdiegti, reikia atidžiai apsvarstyti įvairius veiksnius. Štai keletas technikų ir svarstymų, kaip diegti skyrius jūsų programose:

„Realms“ ir „ShadowRealms“ naudojimas

Kaip aptarta anksčiau, „Realms“ ir „ShadowRealms“ yra pagrindiniai elementai, skirti kurti izoliuotas JavaScript vykdymo aplinkas. Štai kaip galite juos naudoti:

            
// Using Realms (requires careful management of object sharing)
const realm = new Realm();
realm.evaluate("console.log('Hello from the Realm!');");

// Using ShadowRealms (provides stronger isolation)
// (This is an example using a hypothetical ShadowRealm API)
const shadowRealm = new ShadowRealm();
shadowRealm.evaluate("console.log('Hello from the ShadowRealm!');");

            

              
                Copy
              
            
          

Svarbūs aspektai:

• Objektų bendrinimas: Naudodami „Realms“, būkite ypač atsargūs, kaip bendrinate objektus tarp sričių. Nekontroliuojamas objektų bendrinimas gali pakenkti „Realms“ teikiamam izoliavimui. Apsvarstykite galimybę naudoti tokias technikas kaip klonavimas ar serializavimas/deserializavimas duomenims perduoti tarp sričių, nebendrinant nuorodų.
• Saugumo auditai: Reguliariai tikrinkite savo kodą, kad nustatytumėte galimus saugumo pažeidžiamumus, susijusius su „Realms“ ir objektų bendrinimu.
• „ShadowRealms“ palaikymas: Patikrinkite naršyklės ar JavaScript aplinkos palaikymą „ShadowRealms“, nes tai yra gana nauja funkcija. Jei natūralus palaikymas nepasiekiamas, gali tekti naudoti „polyfill“.

Alternatyvos natūraliems „Realms“/„ShadowRealms“ (naudojant iframes)

Prieš platų „Realms“ ir „ShadowRealms“ pritaikymą, „iframes“ dažnai buvo naudojami kaip būdas pasiekti kodo izoliaciją interneto naršyklėse. Nors jie nėra tokie saugūs ar lankstūs kaip „Realms“/„ShadowRealms“, „iframes“ vis dar gali būti tinkamas pasirinkimas tam tikrose situacijose, ypač senesnėms naršyklėms, kurios neturi natūralaus „Realms“/„ShadowRealms“ palaikymo.

Kiekvienas „iframe“ turi savo dokumentą ir globalią sritį, efektyviai sukuriant atskirą vykdymo aplinką. „Iframe“ viduje veikiantis kodas negali tiesiogiai pasiekti pagrindinio puslapio DOM ar JavaScript aplinkos, ir atvirkščiai.

Pavyzdys:

            
// Create an iframe element
const iframe = document.createElement('iframe');

// Set the iframe's source to a blank page or a specific URL
iframe.src = 'about:blank'; // Or a URL to a sandboxed HTML page

// Append the iframe to the document
document.body.appendChild(iframe);

// Access the iframe's window object
const iframeWindow = iframe.contentWindow;

// Execute code within the iframe's context
iframeWindow.eval("console.log('Hello from the iframe!');");

            

              
                Copy
              
            
          

„Iframes“ naudojimo izoliavimui apribojimai:

• DOM prieiga: Nors „iframes“ suteikia izoliaciją, jie vis tiek gali tam tikru mastu sąveikauti su pagrindinio puslapio DOM, ypač jei įjungtas `allow-same-origin`.
• Komunikacijos pridėtinės išlaidos: Bendravimas tarp pagrindinio puslapio ir „iframe“ reikalauja naudoti `postMessage`, o tai gali sukelti pridėtinių išlaidų ir sudėtingumo.
• Saugumo antraštės: Tinkamai sukonfigūruoti saugumo antraštes, tokias kaip `Content-Security-Policy` (CSP), yra labai svarbu naudojant „iframes“, kad būtų užtikrinta stipri izoliacija.

Turinio saugumo politikos (CSP) naudojimas

Turinio saugumo politika (CSP) yra galinga HTTP antraštė, leidžianti kontroliuoti, kokius išteklius naršyklė gali įkelti tam tikram tinklalapiui. CSP gali būti naudojama apriboti vidinio JavaScript vykdymą, scenarijų įkėlimą iš išorinių šaltinių ir kitas potencialiai pavojingas veiklas. Nors tai nėra tiesioginis skyrių pakaitalas, CSP gali suteikti papildomą saugumo lygį ir padėti sumažinti rizikas, susijusias su nepatikimo kodo vykdymu.

Pavyzdys:

            
Content-Security-Policy: default-src 'self'; script-src 'self' https://example.com;

            

              
                Copy
              
            
          

Ši CSP antraštė leidžia naršyklei įkelti išteklius iš tos pačios kilmės (`'self'`) ir scenarijus iš `https://example.com`. Bet koks bandymas įkelti scenarijus iš kitų šaltinių bus blokuojamas naršyklės.

CSP naudojimo privalumai:

• Mažina XSS atakas: CSP yra labai efektyvi apsauga nuo tarpvietinio scenarijų (XSS) atakų.
• Sumažina atakos paviršių: CSP padeda sumažinti jūsų programos atakos paviršių, apribodama galimų įkelti išteklių kiekį.
• Suteikia detalų valdymą: CSP siūlo smulkmenišką valdymą, kokius išteklius leidžiama įkelti, leidžiant pritaikyti politiką specifiniams jūsų programos poreikiams.

Saugumo aspektai ir geriausios praktikos

JavaScript skyrių diegimas yra tik viena išsamios saugumo strategijos dalis. Štai keletas papildomų saugumo aspektų ir geriausių praktikų, kurias reikėtų turėti omenyje:

• Įvesties tikrinimas: Visada tikrinkite ir valykite vartotojo įvestį, kad išvengtumėte kodo įterpimo atakų.
• Išvesties kodavimas: Tinkamai koduokite išvestį, kad išvengtumėte tarpvietinio scenarijų (XSS) atakų.
• Reguliarūs saugumo auditai: Atlikite reguliarius savo kodo ir infrastruktūros saugumo auditus, kad nustatytumėte ir pašalintumėte galimus pažeidžiamumus.
• Atnaujinkite bibliotekas: Nuolat atnaujinkite savo JavaScript bibliotekas ir karkasus su naujausiais saugumo pataisymais.
• Mažiausių privilegijų principas: Suteikite kodui tik minimalias privilegijas, būtinas jo numatytai funkcijai atlikti.
• Stebėkite ir registruokite veiklą: Stebėkite ir registruokite programos veiklą, kad aptiktumėte ir reaguotumėte į įtartiną elgesį.
• Saugus ryšys: Naudokite HTTPS, kad šifruotumėte ryšį tarp naršyklės ir serverio.
• Švieskite kūrėjus: Švieskite savo kūrėjus apie saugumo geriausias praktikas ir dažniausiai pasitaikančius saugumo pažeidžiamumus.

JavaScript saugumo ateitis: Vykstantys pokyčiai ir standartizacija

JavaScript saugumo sritis nuolat keičiasi, o vykstantys pokyčiai ir standartizacijos pastangos siekia pagerinti žiniatinklio programų saugumą ir patikimumą. TC39 komitetas, atsakingas už JavaScript kalbos raidą, aktyviai dirba su pasiūlymais, skirtais pagerinti saugumo funkcijas, įskaitant „ShadowRealms“ ir kitus kodo izoliavimo bei valdymo mechanizmus. Šios pastangos yra sutelktos į saugesnės ir tvirtesnės aplinkos kūrimą JavaScript kodui vykdyti įvairiuose kontekstuose.

Be to, naršyklių gamintojai nuolat stengiasi pagerinti savo platformų saugumą, diegdami naujas saugumo funkcijas ir šalindami pažeidžiamumus, kai tik jie aptinkami. Kūrėjams, rimtai žiūrintiems į saugių žiniatinklio programų kūrimą, yra labai svarbu sekti šiuos pokyčius.

Išvada

JavaScript skyriai, ypač naudojant „Realms“ ir „ShadowRealms“, suteikia galingą ir būtiną mechanizmą saugiam kodo vykdymui ir didesniam saugumui šiuolaikinėse žiniatinklio programose. Izoliuodami nepatikimą kodą atskirose vykdymo aplinkose, galite žymiai sumažinti saugumo pažeidžiamumų riziką ir pagerinti savo programų stabilumą bei patikimumą. Kai žiniatinklio programos tampa vis sudėtingesnės ir integruoja trečiųjų šalių kodą, skyrių naudojimo svarba tik didės. Šių technikų taikymas ir saugumo geriausių praktikų laikymasis yra labai svarbus kuriant saugias ir patikimas žiniatinklio patirtis.