Изоляция между источниками: защита JavaScript SharedArrayBuffer

В постоянно развивающемся мире веб-разработки безопасность остается первостепенной задачей. Внедрение мощных функций, таких как SharedArrayBuffer в JavaScript, принесло значительное улучшение производительности, но также открыло новые возможности для потенциальных уязвимостей безопасности. Чтобы снизить эти риски, была введена концепция изоляции между источниками (Cross-Origin Isolation, COOP/COEP). В этой статье мы подробно рассмотрим тонкости изоляции между источниками, ее связь с SharedArrayBuffer, последствия для безопасности и способы ее эффективного внедрения в ваших веб-приложениях.

Что такое SharedArrayBuffer

SharedArrayBuffer — это объект JavaScript, который позволяет нескольким агентам (например, Web Workers или различным контекстам браузера) получать доступ к одной и той же памяти и изменять ее. Это обеспечивает эффективный обмен данными и параллельную обработку, что особенно полезно для ресурсоемких задач, таких как обработка изображений, кодирование/декодирование видео и разработка игр.

Например, представьте себе приложение для редактирования видео, работающее в браузере. Используя SharedArrayBuffer, основной поток и несколько Web Workers могут одновременно работать над разными кадрами видео, что значительно сокращает время обработки.

Однако возможность совместного использования памяти между разными источниками (доменами) создает потенциальные риски для безопасности. Основной проблемой является использование атак по времени, таких как Spectre.

Уязвимость Spectre и ее влияние

Spectre — это класс уязвимостей спекулятивного выполнения, которые затрагивают современные процессоры. Эти уязвимости позволяют вредоносному коду потенциально получать доступ к данным, к которым у него не должно быть доступа, включая конфиденциальную информацию, хранящуюся в кэше процессора.

В контексте веб-браузеров Spectre может быть использован вредоносным JavaScript-кодом для утечки данных с других веб-сайтов или даже из самого браузера. SharedArrayBuffer, если он не изолирован должным образом, может использоваться для точного измерения времени операций, что упрощает эксплуатацию уязвимостей типа Spectre. Тщательно создавая JavaScript-код, взаимодействующий с SharedArrayBuffer, и наблюдая за разницей во времени выполнения, злоумышленник потенциально может сделать выводы о содержимом кэша процессора и извлечь конфиденциальную информацию.

Рассмотрим сценарий, в котором пользователь посещает вредоносный веб-сайт, выполняющий JavaScript-код, предназначенный для эксплуатации Spectre. Без изоляции между источниками этот код потенциально может прочитать данные с других веб-сайтов, которые пользователь посещал в той же сессии браузера, например, банковские реквизиты или личную информацию.

Изоляция между источниками (COOP/COEP) спешит на помощь

Изоляция между источниками — это функция безопасности, которая снижает риски, связанные с SharedArrayBuffer и уязвимостями типа Spectre. Она, по сути, создает более строгую границу безопасности между различными веб-сайтами и контекстами браузера, предотвращая доступ вредоносного кода к конфиденциальным данным.

Изоляция между источниками достигается путем установки двух заголовков HTTP-ответа:

• Cross-Origin-Opener-Policy (COOP): Этот заголовок контролирует, какие другие документы могут открывать текущий документ как всплывающее окно. Установка значения same-origin или same-origin-allow-popups изолирует текущий источник от других источников.
• Cross-Origin-Embedder-Policy (COEP): Этот заголовок запрещает документу загружать ресурсы с других источников, которые явно не предоставили документу разрешение на их загрузку. Установка значения require-corp требует, чтобы все ресурсы с других источников запрашивались с включенным CORS (Cross-Origin Resource Sharing), и чтобы атрибут crossorigin использовался в HTML-тегах, встраивающих эти ресурсы.

Устанавливая эти заголовки, вы эффективно изолируете свой веб-сайт от других сайтов, что значительно усложняет злоумышленникам эксплуатацию уязвимостей типа Spectre.

Как работает изоляция между источниками

Давайте разберемся, как COOP и COEP работают вместе для достижения изоляции между источниками:

Cross-Origin-Opener-Policy (COOP)

Заголовок COOP контролирует, как текущий документ взаимодействует с другими документами, которые он открывает как всплывающие окна или которые открывают его как всплывающее окно. У него есть три возможных значения:

• unsafe-none: Это значение по умолчанию, которое позволяет открывать документ любому другому документу. По сути, это отключает защиту COOP.
• same-origin: Это значение изолирует текущий документ, позволяя открывать его только документам с того же источника. Если документ с другого источника попытается открыть текущий документ, он будет заблокирован.
• same-origin-allow-popups: Это значение позволяет документам с того же источника открывать текущий документ как всплывающее окно, но запрещает это делать документам с других источников. Это полезно для сценариев, когда вам нужно открывать всплывающие окна с того же источника.

Устанавливая COOP в same-origin или same-origin-allow-popups, вы предотвращаете доступ документов с других источников к объекту window вашего веб-сайта, что уменьшает поверхность атаки.

Например, если ваш веб-сайт устанавливает COOP в same-origin, и вредоносный сайт пытается открыть ваш сайт во всплывающем окне, вредоносный сайт не сможет получить доступ к объекту window вашего сайта или к любым его свойствам. Это не позволит вредоносному сайту манипулировать содержимым вашего сайта или красть конфиденциальную информацию.

Cross-Origin-Embedder-Policy (COEP)

Заголовок COEP контролирует, какие ресурсы с других источников могут быть загружены текущим документом. У него есть три основных значения:

• unsafe-none: Это значение по умолчанию, которое позволяет документу загружать любой ресурс с другого источника. По сути, это отключает защиту COEP.
• require-corp: Это значение требует, чтобы все ресурсы с других источников запрашивались с включенным CORS, и чтобы атрибут crossorigin использовался в HTML-тегах, встраивающих эти ресурсы. Это означает, что сервер, на котором размещен ресурс, должен явно разрешить вашему веб-сайту загружать этот ресурс.
• credentialless: Аналогично `require-corp`, но опускает отправку учетных данных (куки, заголовки авторизации) в запросе. Это полезно для загрузки общедоступных ресурсов без утечки информации, специфичной для пользователя.

Значение require-corp является наиболее безопасным вариантом и рекомендуется для большинства случаев использования. Оно гарантирует, что все ресурсы с других источников явно авторизованы для загрузки вашим веб-сайтом.

При использовании require-corp необходимо убедиться, что все ресурсы с других источников, которые загружает ваш веб-сайт, обслуживаются с соответствующими заголовками CORS. Это означает, что сервер, на котором размещен ресурс, должен включать заголовок Access-Control-Allow-Origin в свой ответ, указывая либо источник вашего веб-сайта, либо * (что позволяет любому источнику загружать ресурс, но обычно не рекомендуется по соображениям безопасности).

Например, если ваш веб-сайт загружает изображение с CDN, сервер CDN должен включить заголовок Access-Control-Allow-Origin в свой ответ, указав источник вашего веб-сайта. Если сервер CDN не включит этот заголовок, изображение не будет загружено, и ваш веб-сайт отобразит ошибку.

Атрибут crossorigin используется в HTML-тегах, таких как <img>, <script> и <link>, чтобы указать, что ресурс должен быть запрошен с включенным CORS. Например:

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

Значение anonymous указывает, что запрос должен быть сделан без отправки учетных данных (например, куки). Если вам нужно отправить учетные данные, вы можете использовать значение use-credentials, но вам также нужно убедиться, что сервер, на котором размещен ресурс, разрешает отправку учетных данных, включив в свой ответ заголовок Access-Control-Allow-Credentials: true.

Внедрение изоляции между источниками

Внедрение изоляции между источниками включает в себя установку заголовков COOP и COEP в ответах вашего сервера. Конкретный метод установки этих заголовков зависит от технологии вашего сервера.

Примеры внедрения

Вот несколько примеров того, как установить заголовки COOP и COEP в различных серверных средах:

Apache

Добавьте следующие строки в ваш файл .htaccess:

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

Nginx

Добавьте следующие строки в ваш конфигурационный файл Nginx:

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');

Не забудьте адаптировать эти примеры к вашей конкретной серверной среде и конфигурации.

Проверка изоляции между источниками

После внедрения изоляции между источниками крайне важно проверить, что она работает корректно. Вы можете сделать это, проверив заголовки COOP и COEP в инструментах разработчика вашего браузера. Откройте вкладку "Сеть" (Network) и проверьте заголовки ответа для основного документа вашего веб-сайта. Вы должны увидеть заголовки Cross-Origin-Opener-Policy и Cross-Origin-Embedder-Policy с настроенными вами значениями.

Вы также можете использовать свойство crossOriginIsolated в JavaScript, чтобы проверить, изолирован ли ваш веб-сайт:

if (crossOriginIsolated) {
  console.log("Изоляция между источниками включена.");
} else {
  console.warn("Изоляция между источниками НЕ включена.");
}

Если crossOriginIsolated равно true, это означает, что изоляция между источниками включена, и вы можете безопасно использовать SharedArrayBuffer.

Устранение распространенных проблем

Внедрение изоляции между источниками иногда может быть сложной задачей, особенно если ваш веб-сайт загружает много ресурсов с других источников. Вот некоторые распространенные проблемы и способы их устранения:

• Ресурсы не загружаются: Если вы используете COEP: require-corp, убедитесь, что все ресурсы с других источников обслуживаются с правильными заголовками CORS (Access-Control-Allow-Origin) и что вы используете атрибут crossorigin в HTML-тегах, которые встраивают эти ресурсы.
• Ошибки смешанного содержимого: Убедитесь, что все ресурсы загружаются по HTTPS. Смешивание ресурсов HTTP и HTTPS может вызывать предупреждения безопасности и препятствовать загрузке ресурсов.
• Проблемы совместимости: Старые браузеры могут не поддерживать COOP и COEP. Рассмотрите возможность использования библиотеки для определения функций (feature detection) или полифилла для обеспечения резервного поведения в старых браузерах. Однако полные преимущества безопасности реализуются только в поддерживающих браузерах.
• Влияние на сторонние скрипты: Некоторые сторонние скрипты могут быть несовместимы с изоляцией между источниками. Тщательно протестируйте свой веб-сайт после внедрения изоляции, чтобы убедиться, что все сторонние скрипты работают корректно. Возможно, вам потребуется связаться с поставщиками сторонних скриптов, чтобы запросить поддержку CORS и COEP.

Альтернативы SharedArrayBuffer

Хотя SharedArrayBuffer предлагает значительные преимущества в производительности, это не всегда лучшее решение, особенно если вас беспокоит сложность внедрения изоляции между источниками. Вот некоторые альтернативы, которые стоит рассмотреть:

• Передача сообщений: Используйте API postMessage для отправки данных между различными контекстами браузера. Это более безопасная альтернатива SharedArrayBuffer, поскольку она не предполагает прямого совместного использования памяти. Однако это может быть менее эффективно при передаче больших объемов данных.
• WebAssembly: WebAssembly (Wasm) — это двоичный формат инструкций, который может выполняться в веб-браузерах. Он предлагает производительность, близкую к нативной, и может использоваться для выполнения ресурсоемких задач без использования SharedArrayBuffer. Wasm также может обеспечить более безопасную среду выполнения, чем JavaScript.
• Service Workers: Service Workers можно использовать для выполнения фоновых задач и кэширования данных. Они также могут перехватывать сетевые запросы и изменять ответы. Хотя они не заменяют SharedArrayBuffer напрямую, их можно использовать для повышения производительности вашего веб-сайта без использования общей памяти.

Преимущества изоляции между источниками

Помимо обеспечения безопасного использования SharedArrayBuffer, изоляция между источниками предлагает несколько других преимуществ:

• Повышенная безопасность: Снижает риски, связанные с уязвимостями типа Spectre и другими атаками по времени.
• Улучшенная производительность: Позволяет использовать SharedArrayBuffer для повышения производительности ресурсоемких задач.
• Больше контроля над уровнем безопасности вашего веб-сайта: Дает вам больше контроля над тем, какие ресурсы с других источников могут быть загружены вашим веб-сайтом.
• Задел на будущее: Поскольку веб-безопасность продолжает развиваться, изоляция между источниками обеспечивает прочную основу для будущих улучшений безопасности.

Заключение

Изоляция между источниками (COOP/COEP) является критически важной функцией безопасности для современной веб-разработки, особенно при использовании SharedArrayBuffer. Внедряя изоляцию между источниками, вы можете снизить риски, связанные с уязвимостями типа Spectre и другими атаками по времени, и при этом пользоваться преимуществами производительности, которые предлагает SharedArrayBuffer. Хотя внедрение может потребовать тщательного рассмотрения загрузки ресурсов с других источников и потенциальных проблем совместимости, преимущества в безопасности и прирост производительности стоят затраченных усилий. По мере развития веба применение лучших практик безопасности, таких как изоляция между источниками, становится все более важным для защиты пользовательских данных и обеспечения безопасной и надежной работы в интернете.

Дополнительные материалы

• Руководство по включению изоляции между источниками
• Cross-Origin-Opener-Policy (COOP) - HTTP | MDN
• Cross-Origin-Embedder-Policy (COEP) - HTTP | MDN