Cross-Origin Isolatie: JavaScript SharedArrayBuffer beveiligen

In het voortdurend evoluerende landschap van webontwikkeling blijft beveiliging een hoofdzorg. De introductie van krachtige functies zoals SharedArrayBuffer in JavaScript bracht aanzienlijke prestatieverbeteringen, maar opende ook nieuwe wegen voor potentiële beveiligingskwetsbaarheden. Om deze risico's te beperken, werd het concept van Cross-Origin Isolatie (COOP/COEP) geïntroduceerd. Dit artikel duikt in de complexiteit van Cross-Origin Isolatie, de relatie met SharedArrayBuffer, de beveiligingsimplicaties en hoe u dit effectief kunt implementeren in uw webapplicaties.

SharedArrayBuffer begrijpen

SharedArrayBuffer is een JavaScript-object dat meerdere agents (bijv. Web Workers of verschillende browsercontexten) in staat stelt om toegang te krijgen tot hetzelfde geheugen en dit te wijzigen. Dit maakt efficiënte gegevensuitwisseling en parallelle verwerking mogelijk, wat bijzonder nuttig is voor rekenintensieve taken zoals beeldverwerking, video-codering/-decodering en game-ontwikkeling.

Stel u bijvoorbeeld een video-editingapplicatie voor die in de browser draait. Met behulp van SharedArrayBuffer kunnen de hoofdthread en meerdere Web Workers tegelijkertijd aan verschillende frames van de video werken, wat de verwerkingstijd aanzienlijk verkort.

De mogelijkheid om geheugen te delen tussen verschillende origins (domeinen) brengt echter potentiële beveiligingsrisico's met zich mee. De voornaamste zorg is de exploitatie van timing-aanvallen, zoals Spectre.

De Spectre-kwetsbaarheid en de impact ervan

Spectre is een klasse van kwetsbaarheden door speculatieve uitvoering die moderne processors treffen. Deze kwetsbaarheden stellen kwaadaardige code in staat om potentieel toegang te krijgen tot gegevens waartoe het geen toegang zou moeten hebben, inclusief gevoelige informatie die is opgeslagen in de cache van de processor.

In de context van webbrowsers kan Spectre worden misbruikt door kwaadaardige JavaScript-code om gegevens te lekken van andere websites of zelfs van de browser zelf. De SharedArrayBuffer, wanneer niet correct geïsoleerd, kan worden gebruikt om de timing van operaties nauwkeurig te meten, wat het makkelijker maakt om Spectre-achtige kwetsbaarheden te misbruiken. Door zorgvuldig JavaScript-code te schrijven die interageert met SharedArrayBuffer en de timingverschillen te observeren, zou een aanvaller potentieel de inhoud van de processorcache kunnen afleiden en gevoelige informatie kunnen extraheren.

Denk aan een scenario waarin een gebruiker een kwaadaardige website bezoekt die JavaScript-code uitvoert die is ontworpen om Spectre te misbruiken. Zonder Cross-Origin Isolatie zou deze code potentieel gegevens kunnen lezen van andere websites die de gebruiker in dezelfde browsersessie heeft bezocht, zoals bankgegevens of persoonlijke informatie.

Cross-Origin Isolatie (COOP/COEP) als redding

Cross-Origin Isolatie is een beveiligingsfunctie die de risico's geassocieerd met SharedArrayBuffer en Spectre-achtige kwetsbaarheden beperkt. Het creëert in wezen een strengere beveiligingsgrens tussen verschillende websites en browsercontexten, waardoor kwaadaardige code geen toegang kan krijgen tot gevoelige gegevens.

Cross-Origin Isolatie wordt bereikt door twee HTTP-responseheaders in te stellen:

• Cross-Origin-Opener-Policy (COOP): Deze header bepaalt welke andere documenten het huidige document als een popup kunnen openen. Door deze in te stellen op same-origin of same-origin-allow-popups wordt de huidige origin geïsoleerd van andere origins.
• Cross-Origin-Embedder-Policy (COEP): Deze header voorkomt dat een document cross-origin bronnen laadt die het document niet expliciet toestemming geven om ze te laden. Door deze in te stellen op require-corp wordt afgedwongen dat alle cross-origin bronnen moeten worden opgehaald met CORS (Cross-Origin Resource Sharing) ingeschakeld, en het crossorigin-attribuut moet worden gebruikt op de HTML-tags die deze bronnen insluiten.

Door deze headers in te stellen, isoleert u uw website effectief van andere websites, waardoor het voor aanvallers aanzienlijk moeilijker wordt om Spectre-achtige kwetsbaarheden te misbruiken.

Hoe Cross-Origin Isolatie werkt

Laten we uiteenzetten hoe COOP en COEP samenwerken om Cross-Origin Isolatie te bereiken:

Cross-Origin-Opener-Policy (COOP)

De COOP-header regelt hoe het huidige document interageert met andere documenten die het als popups opent of die het als een popup openen. Het heeft drie mogelijke waarden:

• unsafe-none: Dit is de standaardwaarde en staat toe dat het document door elk ander document wordt geopend. Dit schakelt COOP-bescherming in wezen uit.
• same-origin: Deze waarde isoleert het huidige document zodat het alleen kan worden geopend door documenten van dezelfde origin. Als een document van een andere origin probeert het huidige document te openen, wordt dit geblokkeerd.
• same-origin-allow-popups: Deze waarde staat documenten van dezelfde origin toe om het huidige document als een popup te openen, maar voorkomt dat documenten van verschillende origins dit doen. Dit is handig voor scenario's waarin u popups van dezelfde origin moet openen.

Door COOP in te stellen op same-origin of same-origin-allow-popups, voorkomt u dat documenten van verschillende origins toegang krijgen tot het window-object van uw website, wat het aanvalsoppervlak verkleint.

Als uw website bijvoorbeeld COOP instelt op same-origin, en een kwaadaardige website probeert uw website in een popup te openen, zal de kwaadaardige website geen toegang hebben tot het window-object van uw website of een van zijn eigenschappen. Dit voorkomt dat de kwaadaardige website de inhoud van uw website manipuleert of gevoelige informatie steelt.

Cross-Origin-Embedder-Policy (COEP)

De COEP-header regelt welke cross-origin bronnen door het huidige document kunnen worden geladen. Het heeft drie hoofdwaarden:

• unsafe-none: Dit is de standaardwaarde en staat het document toe om elke cross-origin bron te laden. Dit schakelt COEP-bescherming in wezen uit.
• require-corp: Deze waarde vereist dat alle cross-origin bronnen moeten worden opgehaald met CORS ingeschakeld, en het crossorigin-attribuut moet worden gebruikt op de HTML-tags die deze bronnen insluiten. Dit betekent dat de server die de cross-origin bron host, expliciet toestemming moet geven aan uw website om de bron te laden.
• credentialless: Vergelijkbaar met `require-corp`, maar verstuurt geen credentials (cookies, autorisatieheaders) mee in het verzoek. Dit is handig voor het laden van openbare bronnen zonder gebruikersspecifieke informatie te lekken.

De require-corp-waarde is de veiligste optie en wordt aanbevolen voor de meeste gebruiksscenario's. Het zorgt ervoor dat alle cross-origin bronnen expliciet zijn geautoriseerd om door uw website te worden geladen.

Wanneer u require-corp gebruikt, moet u ervoor zorgen dat alle cross-origin bronnen die uw website laadt, worden geserveerd met de juiste CORS-headers. Dit betekent dat de server die de bron host de Access-Control-Allow-Origin-header moet opnemen in zijn respons, waarbij ofwel de origin van uw website of * wordt gespecificeerd (wat elke origin toestaat de bron te laden, maar over het algemeen om veiligheidsredenen niet wordt aanbevolen).

Als uw website bijvoorbeeld een afbeelding van een CDN laadt, moet de CDN-server de Access-Control-Allow-Origin-header in zijn respons opnemen, met de origin van uw website. Als de CDN-server deze header niet opneemt, wordt de afbeelding niet geladen en zal uw website een fout weergeven.

Het crossorigin-attribuut wordt gebruikt op HTML-tags zoals <img>, <script> en <link> om aan te geven dat de bron met CORS ingeschakeld moet worden opgehaald. Bijvoorbeeld:

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

De anonymous-waarde geeft aan dat het verzoek moet worden gedaan zonder credentials (bijv. cookies) te verzenden. Als u credentials moet verzenden, kunt u de waarde use-credentials gebruiken, maar u moet er ook voor zorgen dat de server die de bron host het verzenden van credentials toestaat door de header Access-Control-Allow-Credentials: true in zijn respons op te nemen.

Cross-Origin Isolatie implementeren

Het implementeren van Cross-Origin Isolatie omvat het instellen van de COOP- en COEP-headers op de responsen van uw server. De specifieke methode voor het instellen van deze headers hangt af van uw servertechnologie.

Voorbeeld implementaties

Hier zijn enkele voorbeelden van hoe u de COOP- en COEP-headers in verschillende serveromgevingen kunt instellen:

Apache

Voeg de volgende regels toe aan uw .htaccess-bestand:

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

Nginx

Voeg de volgende regels toe aan uw Nginx-configuratiebestand:

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');

Vergeet niet om deze voorbeelden aan te passen aan uw specifieke serveromgeving en configuratie.

Cross-Origin Isolatie verifiëren

Na het implementeren van Cross-Origin Isolatie is het cruciaal om te verifiëren dat het correct werkt. U kunt dit doen door de COOP- en COEP-headers te controleren in de ontwikkelaarstools van uw browser. Open het tabblad Netwerk en inspecteer de responseheaders voor het hoofddocument van uw website. U zou de Cross-Origin-Opener-Policy- en Cross-Origin-Embedder-Policy-headers moeten zien met de waarden die u hebt geconfigureerd.

U kunt ook de crossOriginIsolated-eigenschap in JavaScript gebruiken om te controleren of uw website Cross-Origin Isolated is:

if (crossOriginIsolated) {
  console.log("Cross-Origin Isolatie is ingeschakeld.");
} else {
  console.warn("Cross-Origin Isolatie is NIET ingeschakeld.");
}

Als crossOriginIsolated true is, betekent dit dat Cross-Origin Isolatie is ingeschakeld en u veilig SharedArrayBuffer kunt gebruiken.

Problemen oplossen

Het implementeren van Cross-Origin Isolatie kan soms een uitdaging zijn, vooral als uw website veel cross-origin bronnen laadt. Hier zijn enkele veelvoorkomende problemen en hoe u ze kunt oplossen:

• Bronnen die niet laden: Als u COEP: require-corp gebruikt, zorg er dan voor dat alle cross-origin bronnen worden geserveerd met de juiste CORS-headers (Access-Control-Allow-Origin) en dat u het crossorigin-attribuut gebruikt op de HTML-tags die die bronnen insluiten.
• Mixed content-fouten: Zorg ervoor dat alle bronnen via HTTPS worden geladen. Het mengen van HTTP- en HTTPS-bronnen kan beveiligingswaarschuwingen veroorzaken en voorkomen dat bronnen worden geladen.
• Compatibiliteitsproblemen: Oudere browsers ondersteunen mogelijk geen COOP en COEP. Overweeg een feature-detectiebibliotheek of een polyfill te gebruiken om fallback-gedrag te bieden voor oudere browsers. De volledige beveiligingsvoordelen worden echter alleen gerealiseerd in ondersteunende browsers.
• Impact op scripts van derden: Sommige scripts van derden zijn mogelijk niet compatibel met Cross-Origin Isolatie. Test uw website grondig na het implementeren van Cross-Origin Isolatie om ervoor te zorgen dat alle scripts van derden correct werken. Mogelijk moet u contact opnemen met de aanbieders van de scripts van derden om ondersteuning voor CORS en COEP aan te vragen.

Alternatieven voor SharedArrayBuffer

Hoewel SharedArrayBuffer aanzienlijke prestatievoordelen biedt, is het niet altijd de juiste oplossing, vooral als u zich zorgen maakt over de complexiteit van het implementeren van Cross-Origin Isolatie. Hier zijn enkele alternatieven om te overwegen:

• Berichten doorgeven (Message passing): Gebruik de postMessage API om gegevens tussen verschillende browsercontexten te verzenden. Dit is een veiliger alternatief voor SharedArrayBuffer, omdat er geen geheugen direct wordt gedeeld. Het kan echter minder efficiënt zijn voor grote gegevensoverdrachten.
• WebAssembly: WebAssembly (Wasm) is een binair instructieformaat dat in webbrowsers kan worden uitgevoerd. Het biedt bijna-native prestaties en kan worden gebruikt om rekenintensieve taken uit te voeren zonder afhankelijk te zijn van SharedArrayBuffer. Wasm kan ook een veiligere uitvoeringsomgeving bieden dan JavaScript.
• Service Workers: Service Workers kunnen worden gebruikt om achtergrondtaken uit te voeren en gegevens in de cache op te slaan. Ze kunnen ook worden gebruikt om netwerkverzoeken te onderscheppen en responsen te wijzigen. Hoewel ze SharedArrayBuffer niet direct vervangen, kunnen ze worden gebruikt om de prestaties van uw website te verbeteren zonder afhankelijk te zijn van gedeeld geheugen.

Voordelen van Cross-Origin Isolatie

Naast het mogelijk maken van het veilige gebruik van SharedArrayBuffer, biedt Cross-Origin Isolatie verschillende andere voordelen:

• Verbeterde beveiliging: Het beperkt de risico's die gepaard gaan met Spectre-achtige kwetsbaarheden en andere timing-aanvallen.
• Verbeterde prestaties: Het stelt u in staat om SharedArrayBuffer te gebruiken om de prestaties van rekenintensieve taken te verbeteren.
• Meer controle over de beveiligingshouding van uw website: Het geeft u meer controle over welke cross-origin bronnen door uw website kunnen worden geladen.
• Toekomstbestendigheid: Aangezien webbeveiliging blijft evolueren, biedt Cross-Origin Isolatie een solide basis voor toekomstige beveiligingsverbeteringen.

Conclusie

Cross-Origin Isolatie (COOP/COEP) is een cruciale beveiligingsfunctie voor moderne webontwikkeling, vooral bij het gebruik van SharedArrayBuffer. Door Cross-Origin Isolatie te implementeren, kunt u de risico's van Spectre-achtige kwetsbaarheden en andere timing-aanvallen beperken, terwijl u toch profiteert van de prestatievoordelen die SharedArrayBuffer biedt. Hoewel de implementatie een zorgvuldige afweging van het laden van cross-origin bronnen en mogelijke compatibiliteitsproblemen kan vereisen, zijn de beveiligingsvoordelen en prestatiewinsten de moeite meer dan waard. Naarmate het web evolueert, wordt het omarmen van best practices voor beveiliging, zoals Cross-Origin Isolatie, steeds belangrijker voor het beschermen van gebruikersgegevens en het garanderen van een veilige online ervaring.

Verder lezen

• Een gids om cross-origin isolatie in te schakelen
• Cross-Origin-Opener-Policy (COOP) - HTTP | MDN
• Cross-Origin-Embedder-Policy (COEP) - HTTP | MDN