Izolácia medzi zdrojmi: Zabezpečenie JavaScript SharedArrayBuffer

V neustále sa vyvíjajúcom svete webového vývoja zostáva bezpečnosť prvoradým záujmom. Zavedenie výkonných funkcií, ako je SharedArrayBuffer v JavaScripte, prinieslo významné zlepšenie výkonu, ale zároveň otvorilo nové cesty pre potenciálne bezpečnostné zraniteľnosti. Na zmiernenie týchto rizík bol predstavený koncept izolácie medzi zdrojmi (Cross-Origin Isolation - COOP/COEP). Tento článok sa ponára do zložitosti izolácie medzi zdrojmi, jej vzťahu s SharedArrayBuffer, bezpečnostných dôsledkov a spôsobu, ako ju efektívne implementovať vo vašich webových aplikáciách.

Pochopenie SharedArrayBuffer

SharedArrayBuffer je JavaScript objekt, ktorý umožňuje viacerým agentom (napr. Web Workers alebo rôznym kontextom prehliadača) pristupovať a upravovať rovnakú pamäť. To umožňuje efektívne zdieľanie údajov a paralelné spracovanie, čo je obzvlášť užitočné pre výpočtovo náročné úlohy, ako je spracovanie obrázkov, kódovanie/dekódovanie videa a vývoj hier.

Predstavte si napríklad aplikáciu na strih videa bežiacu v prehliadači. Pomocou SharedArrayBuffer môžu hlavné vlákno a viacerí Web Workers súčasne pracovať na rôznych snímkach videa, čo výrazne skracuje čas spracovania.

Avšak schopnosť zdieľať pamäť medzi rôznymi pôvodmi (doménami) prináša potenciálne bezpečnostné riziká. Hlavným problémom je zneužitie časových útokov, ako je Spectre.

Zraniteľnosť Spectre a jej dopad

Spectre je trieda zraniteľností špekulatívneho vykonávania, ktoré ovplyvňujú moderné procesory. Tieto zraniteľnosti umožňujú škodlivému kódu potenciálne pristupovať k dátam, ku ktorým by nemal mať prístup, vrátane citlivých informácií uložených v cache procesora.

V kontexte webových prehliadačov môže byť Spectre zneužitý škodlivým JavaScriptovým kódom na únik dát z iných webových stránok alebo dokonca zo samotného prehliadača. SharedArrayBuffer, pokiaľ nie je správne izolovaný, môže byť použitý na presné meranie časovania operácií, čo uľahčuje zneužitie zraniteľností typu Spectre. Dôkladným vytvorením JavaScriptového kódu, ktorý interaguje s SharedArrayBuffer a pozorovaním časových rozdielov, by útočník mohol potenciálne odvodiť obsah cache procesora a extrahovať citlivé informácie.

Zvážte scenár, kde používateľ navštívi škodlivú webovú stránku, ktorá spúšťa JavaScript kód navrhnutý na zneužitie Spectre. Bez izolácie medzi zdrojmi by tento kód mohol potenciálne čítať údaje z iných webových stránok, ktoré používateľ navštívil v tej istej relácii prehliadača, ako sú napríklad bankové údaje alebo osobné informácie.

Izolácia medzi zdrojmi (COOP/COEP) na záchranu

Izolácia medzi zdrojmi je bezpečnostná funkcia, ktorá zmierňuje riziká spojené s SharedArrayBuffer a zraniteľnosťami typu Spectre. V podstate vytvára prísnejšiu bezpečnostnú hranicu medzi rôznymi webovými stránkami a kontextmi prehliadača, čím zabraňuje škodlivému kódu v prístupe k citlivým údajom.

Izolácia medzi zdrojmi sa dosahuje nastavením dvoch HTTP hlavičiek odpovede:

• Cross-Origin-Opener-Policy (COOP): Táto hlavička riadi, ktoré iné dokumenty môžu otvoriť aktuálny dokument ako vyskakovacie okno. Nastavenie na same-origin alebo same-origin-allow-popups izoluje aktuálny pôvod od ostatných pôvodov.
• Cross-Origin-Embedder-Policy (COEP): Táto hlavička zabraňuje dokumentu v načítaní zdrojov z iného pôvodu, ktoré explicitne neudelili dokumentu povolenie na ich načítanie. Nastavenie na require-corp vynucuje, že všetky zdroje z iného pôvodu musia byť načítané s povoleným CORS (Cross-Origin Resource Sharing) a na HTML tagoch, ktoré tieto zdroje vkladajú, musí byť použitý atribút crossorigin.

Nastavením týchto hlavičiek účinne izolujete svoju webovú stránku od ostatných, čo výrazne sťažuje útočníkom zneužitie zraniteľností typu Spectre.

Ako funguje izolácia medzi zdrojmi

Poďme si rozobrať, ako COOP a COEP spolupracujú na dosiahnutí izolácie medzi zdrojmi:

Cross-Origin-Opener-Policy (COOP)

Hlavička COOP riadi, ako aktuálny dokument interaguje s inými dokumentmi, ktoré otvára ako vyskakovacie okná alebo ktoré ho otvárajú ako vyskakovacie okno. Má tri možné hodnoty:

• unsafe-none: Toto je predvolená hodnota a umožňuje, aby dokument otvoril akýkoľvek iný dokument. V podstate to vypína ochranu COOP.
• same-origin: Táto hodnota izoluje aktuálny dokument tak, aby ho mohli otvoriť iba dokumenty z rovnakého pôvodu. Ak sa dokument z iného pôvodu pokúsi otvoriť aktuálny dokument, bude zablokovaný.
• same-origin-allow-popups: Táto hodnota umožňuje dokumentom z rovnakého pôvodu otvoriť aktuálny dokument ako vyskakovacie okno, ale zabraňuje dokumentom z rôznych pôvodov, aby tak urobili. Je to užitočné v scenároch, kde potrebujete otvárať vyskakovacie okná z rovnakého pôvodu.

Nastavením COOP na same-origin alebo same-origin-allow-popups zabránite dokumentom z rôznych pôvodov v prístupe k objektu okna vašej webovej stránky, čo znižuje útočnú plochu.

Napríklad, ak vaša webová stránka nastaví COOP na same-origin a škodlivá stránka sa pokúsi otvoriť vašu stránku vo vyskakovacom okne, škodlivá stránka nebude mať prístup k objektu window vašej stránky ani k žiadnym jeho vlastnostiam. Tým sa zabráni škodlivej stránke v manipulácii s obsahom vašej stránky alebo v krádeži citlivých informácií.

Cross-Origin-Embedder-Policy (COEP)

Hlavička COEP riadi, ktoré zdroje z iného pôvodu môže aktuálny dokument načítať. Má tri hlavné hodnoty:

• unsafe-none: Toto je predvolená hodnota a umožňuje dokumentu načítať akýkoľvek zdroj z iného pôvodu. V podstate to vypína ochranu COEP.
• require-corp: Táto hodnota vyžaduje, aby všetky zdroje z iného pôvodu boli načítané s povoleným CORS a aby bol na HTML tagoch, ktoré tieto zdroje vkladajú, použitý atribút crossorigin. To znamená, že server hosťujúci zdroj z iného pôvodu musí explicitne povoliť vašej webovej stránke načítať tento zdroj.
• credentialless: Podobne ako `require-corp`, ale vynecháva posielanie prihlasovacích údajov (cookies, autorizačné hlavičky) v požiadavke. Je to užitočné pre načítavanie verejných zdrojov bez úniku informácií špecifických pre používateľa.

Hodnota require-corp je najbezpečnejšia možnosť a odporúča sa pre väčšinu prípadov použitia. Zabezpečuje, že všetky zdroje z iného pôvodu sú explicitne autorizované na načítanie vašou webovou stránkou.

Pri použití require-corp musíte zabezpečiť, aby všetky zdroje z iného pôvodu, ktoré vaša stránka načíta, boli poskytované s príslušnými CORS hlavičkami. To znamená, že server hosťujúci zdroj musí do svojej odpovede zahrnúť hlavičku Access-Control-Allow-Origin, ktorá špecifikuje buď pôvod vašej webovej stránky, alebo * (čo umožňuje načítať zdroj akémukoľvek pôvodu, ale z bezpečnostných dôvodov sa to všeobecne neodporúča).

Napríklad, ak vaša webová stránka načíta obrázok z CDN, server CDN musí do svojej odpovede zahrnúť hlavičku Access-Control-Allow-Origin, ktorá špecifikuje pôvod vašej webovej stránky. Ak server CDN túto hlavičku nezahrnie, obrázok sa nenačíta a vaša webová stránka zobrazí chybu.

Atribút crossorigin sa používa na HTML tagoch ako <img>, <script> a <link> na označenie, že zdroj by sa mal načítať s povoleným CORS. Napríklad:

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

Hodnota anonymous naznačuje, že požiadavka by sa mala uskutočniť bez odoslania prihlasovacích údajov (napr. cookies). Ak potrebujete poslať prihlasovacie údaje, môžete použiť hodnotu use-credentials, ale musíte tiež zabezpečiť, aby server hosťujúci zdroj umožňoval posielanie prihlasovacích údajov zahrnutím hlavičky Access-Control-Allow-Credentials: true do svojej odpovede.

Implementácia izolácie medzi zdrojmi

Implementácia izolácie medzi zdrojmi zahŕňa nastavenie hlavičiek COOP a COEP v odpovediach vášho servera. Konkrétna metóda pre nastavenie týchto hlavičiek závisí od technológie vášho servera.

Príklady implementácie

Tu sú niektoré príklady, ako nastaviť hlavičky COOP a COEP v rôznych serverových prostrediach:

Apache

Pridajte nasledujúce riadky do vášho súboru .htaccess:

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

Nginx

Pridajte nasledujúce riadky do vášho konfiguračného súboru 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');

Nezabudnite prispôsobiť tieto príklady vášmu špecifickému serverovému prostrediu a konfigurácii.

Overenie izolácie medzi zdrojmi

Po implementácii izolácie medzi zdrojmi je kľúčové overiť, či funguje správne. Môžete to urobiť skontrolovaním hlavičiek COOP a COEP v nástrojoch pre vývojárov vášho prehliadača. Otvorte kartu Sieť (Network) a skontrolujte hlavičky odpovede pre hlavný dokument vašej webovej stránky. Mali by ste vidieť hlavičky Cross-Origin-Opener-Policy a Cross-Origin-Embedder-Policy s hodnotami, ktoré ste nakonfigurovali.

Môžete tiež použiť vlastnosť crossOriginIsolated v JavaScripte na kontrolu, či je vaša webová stránka izolovaná medzi zdrojmi:

if (crossOriginIsolated) {
  console.log("Cross-Origin Isolation is enabled.");
} else {
  console.warn("Cross-Origin Isolation is NOT enabled.");
}

Ak je crossOriginIsolated true, znamená to, že izolácia medzi zdrojmi je povolená a môžete bezpečne používať SharedArrayBuffer.

Riešenie bežných problémov

Implementácia izolácie medzi zdrojmi môže byť niekedy náročná, najmä ak vaša webová stránka načíta veľa zdrojov z iného pôvodu. Tu sú niektoré bežné problémy a ako ich riešiť:

• Zdroje sa nenačítavajú: Ak používate COEP: require-corp, uistite sa, že všetky zdroje z iného pôvodu sú poskytované so správnymi CORS hlavičkami (Access-Control-Allow-Origin) a že používate atribút crossorigin na HTML tagoch, ktoré tieto zdroje vkladajú.
• Chyby zmiešaného obsahu: Uistite sa, že všetky zdroje sú načítané cez HTTPS. Miešanie HTTP a HTTPS zdrojov môže spôsobiť bezpečnostné varovania a zabrániť načítaniu zdrojov.
• Problémy s kompatibilitou: Staršie prehliadače nemusia podporovať COOP a COEP. Zvážte použitie knižnice na detekciu funkcií alebo polyfillu na poskytnutie záložného správania pre staršie prehliadače. Avšak plné bezpečnostné výhody sa realizujú iba v podporovaných prehliadačoch.
• Vplyv na skripty tretích strán: Niektoré skripty tretích strán nemusia byť kompatibilné s izoláciou medzi zdrojmi. Dôkladne otestujte svoju webovú stránku po implementácii izolácie, aby ste sa uistili, že všetky skripty tretích strán fungujú správne. Možno budete musieť kontaktovať poskytovateľov skriptov tretích strán a požiadať o podporu pre CORS a COEP.

Alternatívy k SharedArrayBuffer

Hoci SharedArrayBuffer ponúka významné výkonnostné výhody, nie je to vždy správne riešenie, najmä ak sa obávate zložitosti implementácie izolácie medzi zdrojmi. Tu sú niektoré alternatívy na zváženie:

• Posielanie správ: Použite API postMessage na posielanie dát medzi rôznymi kontextmi prehliadača. Je to bezpečnejšia alternatíva k SharedArrayBuffer, pretože nezahŕňa priame zdieľanie pamäte. Môže však byť menej efektívna pre veľké prenosy dát.
• WebAssembly: WebAssembly (Wasm) je binárny inštrukčný formát, ktorý je možné spustiť vo webových prehliadačoch. Ponúka takmer natívny výkon a môže byť použitý na vykonávanie výpočtovo náročných úloh bez spoliehania sa na SharedArrayBuffer. Wasm môže tiež poskytnúť bezpečnejšie prostredie na vykonávanie ako JavaScript.
• Service Workers: Service Workers môžu byť použité na vykonávanie úloh na pozadí a na ukladanie dát do cache. Môžu byť tiež použité na zachytávanie sieťových požiadaviek a úpravu odpovedí. Hoci priamo nenahrádzajú SharedArrayBuffer, môžu byť použité na zlepšenie výkonu vašej webovej stránky bez spoliehania sa na zdieľanú pamäť.

Výhody izolácie medzi zdrojmi

Okrem umožnenia bezpečného používania SharedArrayBuffer, izolácia medzi zdrojmi ponúka niekoľko ďalších výhod:

• Zvýšená bezpečnosť: Zmierňuje riziká spojené so zraniteľnosťami typu Spectre a inými časovými útokmi.
• Zlepšený výkon: Umožňuje vám používať SharedArrayBuffer na zlepšenie výkonu výpočtovo náročných úloh.
• Viac kontroly nad bezpečnostným postojom vašej webovej stránky: Dáva vám viac kontroly nad tým, ktoré zdroje z iného pôvodu môže vaša webová stránka načítať.
• Príprava na budúcnosť: Keďže sa webová bezpečnosť neustále vyvíja, izolácia medzi zdrojmi poskytuje pevný základ pre budúce bezpečnostné vylepšenia.

Záver

Izolácia medzi zdrojmi (COOP/COEP) je kľúčová bezpečnostná funkcia pre moderný webový vývoj, najmä pri používaní SharedArrayBuffer. Implementáciou izolácie medzi zdrojmi môžete zmierniť riziká spojené so zraniteľnosťami typu Spectre a inými časovými útokmi, a zároveň využívať výkonnostné výhody, ktoré ponúka SharedArrayBuffer. Hoci implementácia môže vyžadovať dôkladné zváženie načítavania zdrojov z iného pôvodu a potenciálnych problémov s kompatibilitou, bezpečnostné výhody a zvýšenie výkonu stoja za tú námahu. S vývojom webu sa prijímanie osvedčených bezpečnostných postupov, ako je izolácia medzi zdrojmi, stáva čoraz dôležitejším pre ochranu údajov používateľov a zabezpečenie bezpečného online zážitku.

Ďalšie čítanie

• Sprievodca povolením izolácie medzi zdrojmi
• Cross-Origin-Opener-Policy (COOP) - HTTP | MDN
• Cross-Origin-Embedder-Policy (COEP) - HTTP | MDN