Cross-Origin Isolation: Sikring av JavaScripts SharedArrayBuffer

I det stadig utviklende landskapet for webutvikling forblir sikkerhet en overordnet bekymring. Innføringen av kraftige funksjoner som SharedArrayBuffer i JavaScript ga betydelige ytelsesforbedringer, men åpnet også for nye potensielle sikkerhetssårbarheter. For å redusere disse risikoene ble konseptet Cross-Origin Isolation (COOP/COEP) introdusert. Denne artikkelen dykker ned i detaljene rundt Cross-Origin Isolation, dets forhold til SharedArrayBuffer, sikkerhetsimplikasjonene og hvordan du kan implementere det effektivt i dine webapplikasjoner.

Forstå SharedArrayBuffer

SharedArrayBuffer er et JavaScript-objekt som lar flere agenter (f.eks. Web Workers eller forskjellige nettleserkontekster) få tilgang til og endre det samme minnet. Dette muliggjør effektiv datadeling og parallellprosessering, noe som er spesielt nyttig for beregningsintensive oppgaver som bildebehandling, videoenkoding/-dekoding og spillutvikling.

Tenk deg for eksempel en videoredigeringsapplikasjon som kjører i nettleseren. Ved å bruke SharedArrayBuffer kan hovedtråden og flere Web Workers jobbe samtidig med forskjellige rammer av videoen, noe som reduserer behandlingstiden betydelig.

Imidlertid introduserer muligheten til å dele minne på tvers av forskjellige opprinnelser (domener) potensielle sikkerhetsrisikoer. Den primære bekymringen er utnyttelse av tidsangrep, som for eksempel Spectre.

Spectre-sårbarheten og dens innvirkning

Spectre er en klasse av sårbarheter knyttet til spekulativ utførelse som påvirker moderne prosessorer. Disse sårbarhetene lar ondsinnet kode potensielt få tilgang til data den ikke burde ha tilgang til, inkludert sensitiv informasjon lagret i prosessorens hurtigminne (cache).

I konteksten av nettlesere kan Spectre utnyttes av ondsinnet JavaScript-kode for å lekke data fra andre nettsteder eller til og med fra selve nettleseren. SharedArrayBuffer, når den ikke er riktig isolert, kan brukes til å måle nøyaktig timingen av operasjoner, noe som gjør det lettere å utnytte Spectre-lignende sårbarheter. Ved å nøye utforme JavaScript-kode som samhandler med SharedArrayBuffer og observere tidsforskjellene, kan en angriper potensielt utlede innholdet i prosessorens hurtigminne og hente ut sensitiv informasjon.

Tenk deg et scenario der en bruker besøker et ondsinnet nettsted som kjører JavaScript-kode designet for å utnytte Spectre. Uten Cross-Origin Isolation kan denne koden potensielt lese data fra andre nettsteder som brukeren har besøkt i samme nettleserøkt, for eksempel bankdetaljer eller personlig informasjon.

Cross-Origin Isolation (COOP/COEP) kommer til unnsetning

Cross-Origin Isolation er en sikkerhetsfunksjon som reduserer risikoene forbundet med SharedArrayBuffer og Spectre-lignende sårbarheter. Den skaper i hovedsak en strengere sikkerhetsgrense mellom forskjellige nettsteder og nettleserkontekster, og forhindrer ondsinnet kode fra å få tilgang til sensitive data.

Cross-Origin Isolation oppnås ved å sette to HTTP-responsehoder:

• Cross-Origin-Opener-Policy (COOP): Denne headeren kontrollerer hvilke andre dokumenter som kan åpne det nåværende dokumentet som en popup. Å sette den til same-origin eller same-origin-allow-popups isolerer den nåværende opprinnelsen fra andre opprinnelser.
• Cross-Origin-Embedder-Policy (COEP): Denne headeren forhindrer et dokument fra å laste ressurser fra andre opprinnelser som ikke eksplisitt gir dokumentet tillatelse til å laste dem. Å sette den til require-corp håndhever at alle ressurser fra andre opprinnelser må hentes med CORS (Cross-Origin Resource Sharing) aktivert, og crossorigin-attributtet må brukes på HTML-taggene som bygger inn disse ressursene.

Ved å sette disse headerne isolerer du effektivt nettstedet ditt fra andre nettsteder, noe som gjør det betydelig vanskeligere for angripere å utnytte Spectre-lignende sårbarheter.

Slik fungerer Cross-Origin Isolation

La oss bryte ned hvordan COOP og COEP jobber sammen for å oppnå Cross-Origin Isolation:

Cross-Origin-Opener-Policy (COOP)

COOP-headeren kontrollerer hvordan det nåværende dokumentet samhandler med andre dokumenter som det åpner som popups, eller som åpner det som en popup. Den har tre mulige verdier:

• unsafe-none: Dette er standardverdien og tillater at dokumentet kan åpnes av hvilket som helst annet dokument. Dette deaktiverer i hovedsak COOP-beskyttelse.
• same-origin: Denne verdien isolerer det nåværende dokumentet til kun å kunne åpnes av dokumenter fra samme opprinnelse. Hvis et dokument fra en annen opprinnelse prøver å åpne det nåværende dokumentet, vil det bli blokkert.
• same-origin-allow-popups: Denne verdien tillater dokumenter fra samme opprinnelse å åpne det nåværende dokumentet som en popup, men forhindrer dokumenter fra andre opprinnelser fra å gjøre det. Dette er nyttig for scenarioer der du trenger å åpne popups fra samme opprinnelse.

Ved å sette COOP til same-origin eller same-origin-allow-popups, forhindrer du dokumenter fra andre opprinnelser i å få tilgang til nettstedets vindusobjekt, noe som reduserer angrepsflaten.

For eksempel, hvis nettstedet ditt setter COOP til same-origin, og et ondsinnet nettsted prøver å åpne nettstedet ditt i en popup, vil det ondsinnede nettstedet ikke kunne få tilgang til nettstedets window-objekt eller noen av dets egenskaper. Dette forhindrer det ondsinnede nettstedet fra å manipulere innholdet på nettstedet ditt eller stjele sensitiv informasjon.

Cross-Origin-Embedder-Policy (COEP)

COEP-headeren kontrollerer hvilke ressurser fra andre opprinnelser som kan lastes av det nåværende dokumentet. Den har tre hovedverdier:

• unsafe-none: Dette er standardverdien og tillater at dokumentet kan laste hvilken som helst ressurs fra en annen opprinnelse. Dette deaktiverer i hovedsak COEP-beskyttelse.
• require-corp: Denne verdien krever at alle ressurser fra andre opprinnelser må hentes med CORS aktivert, og crossorigin-attributtet må brukes på HTML-taggene som bygger inn disse ressursene. Dette betyr at serveren som er vert for ressursen fra den andre opprinnelsen, eksplisitt må tillate at nettstedet ditt laster ressursen.
• credentialless: Ligner på `require-corp`, men utelater sending av legitimasjon (informasjonskapsler, autorisasjonsheadere) i forespørselen. Dette er nyttig for å laste offentlige ressurser uten å lekke brukerspesifikk informasjon.

Verdien require-corp er det sikreste alternativet og anbefales for de fleste bruksområder. Den sikrer at alle ressurser fra andre opprinnelser er eksplisitt autorisert til å bli lastet av nettstedet ditt.

Når du bruker require-corp, må du sørge for at alle ressurser fra andre opprinnelser som nettstedet ditt laster, serveres med de riktige CORS-headerne. Dette betyr at serveren som er vert for ressursen, må inkludere Access-Control-Allow-Origin-headeren i sitt svar, og spesifisere enten nettstedets opprinnelse eller * (som tillater at enhver opprinnelse kan laste ressursen, men generelt ikke anbefales av sikkerhetsgrunner).

For eksempel, hvis nettstedet ditt laster et bilde fra en CDN, må CDN-serveren inkludere Access-Control-Allow-Origin-headeren i sitt svar, og spesifisere nettstedets opprinnelse. Hvis CDN-serveren ikke inkluderer denne headeren, vil ikke bildet bli lastet, og nettstedet ditt vil vise en feilmelding.

crossorigin-attributtet brukes på HTML-tagger som <img>, <script>, og <link> for å indikere at ressursen skal hentes med CORS aktivert. For eksempel:

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

Verdien anonymous indikerer at forespørselen skal gjøres uten å sende legitimasjon (f.eks. informasjonskapsler). Hvis du trenger å sende legitimasjon, kan du bruke verdien use-credentials, men du må også sørge for at serveren som er vert for ressursen, tillater at legitimasjon sendes ved å inkludere Access-Control-Allow-Credentials: true-headeren i sitt svar.

Implementering av Cross-Origin Isolation

Implementering av Cross-Origin Isolation innebærer å sette COOP- og COEP-headerne i serverens svar. Den spesifikke metoden for å sette disse headerne avhenger av serverteknologien din.

Eksempler på implementering

Her er noen eksempler på hvordan du kan sette COOP- og COEP-headerne i forskjellige servermiljøer:

Apache

Legg til følgende linjer i .htaccess-filen din:

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

Nginx

Legg til følgende linjer i Nginx-konfigurasjonsfilen din:

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');

Husk å tilpasse disse eksemplene til ditt spesifikke servermiljø og konfigurasjon.

Verifisering av Cross-Origin Isolation

Etter å ha implementert Cross-Origin Isolation, er det avgjørende å verifisere at det fungerer korrekt. Du kan gjøre dette ved å sjekke COOP- og COEP-headerne i nettleserens utviklerverktøy. Åpne Nettverk-fanen og inspiser responseheaderne for nettstedets hoveddokument. Du bør se Cross-Origin-Opener-Policy- og Cross-Origin-Embedder-Policy-headerne med verdiene du konfigurerte.

Du kan også bruke crossOriginIsolated-egenskapen i JavaScript for å sjekke om nettstedet ditt er Cross-Origin Isolated:

if (crossOriginIsolated) {
  console.log(\"Cross-Origin Isolation er aktivert.\");
} else {
  console.warn(\"Cross-Origin Isolation er IKKE aktivert.\");
}

Hvis crossOriginIsolated er true, betyr det at Cross-Origin Isolation er aktivert, og du kan trygt bruke SharedArrayBuffer.

Feilsøking av vanlige problemer

Implementering av Cross-Origin Isolation kan noen ganger være utfordrende, spesielt hvis nettstedet ditt laster mange ressurser fra andre opprinnelser. Her er noen vanlige problemer og hvordan du kan feilsøke dem:

• Ressurser som ikke lastes: Hvis du bruker COEP: require-corp, sørg for at alle ressurser fra andre opprinnelser serveres med de riktige CORS-headerne (Access-Control-Allow-Origin) og at du bruker crossorigin-attributtet på HTML-taggene som bygger inn disse ressursene.
• Feil med blandet innhold: Sørg for at alle ressurser lastes over HTTPS. Blanding av HTTP- og HTTPS-ressurser kan forårsake sikkerhetsadvarsler og forhindre at ressurser lastes.
• Kompatibilitetsproblemer: Eldre nettlesere støtter kanskje ikke COOP og COEP. Vurder å bruke et bibliotek for funksjonsdeteksjon eller en polyfill for å gi reserveatferd for eldre nettlesere. Imidlertid realiseres de fulle sikkerhetsfordelene kun i nettlesere som støtter det.
• Innvirkning på tredjepartsskript: Noen tredjepartsskript er kanskje ikke kompatible med Cross-Origin Isolation. Test nettstedet ditt grundig etter å ha implementert Cross-Origin Isolation for å sikre at alle tredjepartsskript fungerer som de skal. Du må kanskje kontakte leverandørene av tredjepartsskriptene for å be om støtte for CORS og COEP.

Alternativer til SharedArrayBuffer

Selv om SharedArrayBuffer tilbyr betydelige ytelsesfordeler, er det ikke alltid den rette løsningen, spesielt hvis du er bekymret for kompleksiteten ved å implementere Cross-Origin Isolation. Her er noen alternativer å vurdere:

• Meldingsoverføring (Message passing): Bruk postMessage-API-et for å sende data mellom forskjellige nettleserkontekster. Dette er et tryggere alternativ til SharedArrayBuffer, da det ikke innebærer direkte minnedeling. Det kan imidlertid være mindre effektivt for store dataoverføringer.
• WebAssembly: WebAssembly (Wasm) er et binært instruksjonsformat som kan kjøres i nettlesere. Det tilbyr nesten-native ytelse og kan brukes til å utføre beregningsintensive oppgaver uten å stole på SharedArrayBuffer. Wasm kan også gi et sikrere kjøremiljø enn JavaScript.
• Service Workers: Service Workers kan brukes til å utføre bakgrunnsoppgaver og cache data. De kan også brukes til å avskjære nettverksforespørsler og endre svar. Selv om de ikke direkte erstatter SharedArrayBuffer, kan de brukes til å forbedre ytelsen til nettstedet ditt uten å stole på delt minne.

Fordeler med Cross-Origin Isolation

Foruten å muliggjøre sikker bruk av SharedArrayBuffer, tilbyr Cross-Origin Isolation flere andre fordeler:

• Forbedret sikkerhet: Det reduserer risikoene forbundet med Spectre-lignende sårbarheter og andre tidsangrep.
• Bedre ytelse: Det lar deg bruke SharedArrayBuffer for å forbedre ytelsen til beregningsintensive oppgaver.
• Mer kontroll over nettstedets sikkerhetspositur: Det gir deg mer kontroll over hvilke ressurser fra andre opprinnelser som kan lastes av nettstedet ditt.
• Fremtidssikring: Ettersom nettsikkerhet fortsetter å utvikle seg, gir Cross-Origin Isolation et solid grunnlag for fremtidige sikkerhetsforbedringer.

Konklusjon

Cross-Origin Isolation (COOP/COEP) er en kritisk sikkerhetsfunksjon for moderne webutvikling, spesielt når du bruker SharedArrayBuffer. Ved å implementere Cross-Origin Isolation kan du redusere risikoene forbundet med Spectre-lignende sårbarheter og andre tidsangrep, samtidig som du drar nytte av ytelsesfordelene som SharedArrayBuffer tilbyr. Selv om implementeringen kan kreve nøye vurdering av lasting av ressurser fra andre opprinnelser og potensielle kompatibilitetsproblemer, er sikkerhetsfordelene og ytelsesgevinstene vel verdt innsatsen. Etter hvert som nettet utvikler seg, blir det stadig viktigere å omfavne beste praksis for sikkerhet som Cross-Origin Isolation for å beskytte brukerdata og sikre en trygg og sikker nettopplevelse.

Videre lesing

• En guide for å aktivere cross-origin isolation
• Cross-Origin-Opener-Policy (COOP) - HTTP | MDN
• Cross-Origin-Embedder-Policy (COEP) - HTTP | MDN