Izolacija med izvori: Zaščita JavaScript SharedArrayBuffer

V nenehno razvijajočem se okolju spletnega razvoja ostaja varnost najpomembnejša skrb. Uvedba zmogljivih funkcij, kot je SharedArrayBuffer v JavaScriptu, je prinesla znatne izboljšave zmogljivosti, a je odprla tudi nove poti za potencialne varnostne ranljivosti. Za ublažitev teh tveganj je bil uveden koncept izolacije med izvori (Cross-Origin Isolation - COOP/COEP). Ta članek se poglablja v zapletenost izolacije med izvori, njeno povezavo s SharedArrayBuffer, varnostne posledice in kako jo učinkovito implementirati v vaših spletnih aplikacijah.

Razumevanje SharedArrayBuffer

SharedArrayBuffer je JavaScript objekt, ki omogoča več agentom (npr. spletnim delavcem (Web Workers) ali različnim kontekstom brskalnika) dostop in spreminjanje istega pomnilnika. To omogoča učinkovito deljenje podatkov in vzporedno obdelavo, kar je še posebej uporabno pri računsko intenzivnih nalogah, kot so obdelava slik, kodiranje/dekodiranje videa in razvoj iger.

Na primer, predstavljajte si aplikacijo za urejanje videa, ki teče v brskalniku. Z uporabo SharedArrayBuffer lahko glavna nit in več spletnih delavcev hkrati delajo na različnih sličicah videa, kar znatno zmanjša čas obdelave.

Vendar pa možnost deljenja pomnilnika med različnimi izvori (domenami) prinaša potencialna varnostna tveganja. Glavna skrb je izkoriščanje časovnih napadov (timing attacks), kot je Spectre.

Ranljivost Spectre in njen vpliv

Spectre je razred ranljivosti spekulativnega izvajanja, ki prizadene sodobne procesorje. Te ranljivosti omogočajo zlonamerni kodi potencialni dostop do podatkov, do katerih ne bi smela imeti dostopa, vključno z občutljivimi informacijami, shranjenimi v predpomnilniku procesorja.

V kontekstu spletnih brskalnikov lahko zlonamerna JavaScript koda izkoristi Spectre za uhajanje podatkov z drugih spletnih mest ali celo iz samega brskalnika. SharedArrayBuffer, ko ni pravilno izoliran, se lahko uporabi za natančno merjenje časa operacij, kar olajša izkoriščanje ranljivosti, podobnih Spectreju. S skrbno izdelano JavaScript kodo, ki interagira s SharedArrayBuffer in opazuje časovne razlike, bi napadalec lahko potencialno sklepal o vsebini predpomnilnika procesorja in pridobil občutljive informacije.

Predstavljajte si scenarij, kjer uporabnik obišče zlonamerno spletno mesto, ki izvaja JavaScript kodo, zasnovano za izkoriščanje Spectreja. Brez izolacije med izvori bi ta koda lahko potencialno prebrala podatke z drugih spletnih mest, ki jih je uporabnik obiskal v isti seji brskalnika, kot so bančni podatki ali osebni podatki.

Izolacija med izvori (COOP/COEP) na pomoč

Izolacija med izvori je varnostna funkcija, ki zmanjšuje tveganja, povezana s SharedArrayBuffer in ranljivostmi, podobnimi Spectreju. V bistvu ustvari strožjo varnostno mejo med različnimi spletnimi mesti in konteksti brskalnika, kar preprečuje zlonamerni kodi dostop do občutljivih podatkov.

Izolacija med izvori se doseže z nastavitvijo dveh HTTP glav odgovora:

• Cross-Origin-Opener-Policy (COOP): Ta glava nadzoruje, kateri drugi dokumenti lahko odprejo trenutni dokument kot pojavno okno. Nastavitev na same-origin ali same-origin-allow-popups izolira trenutni izvor od drugih izvorov.
• Cross-Origin-Embedder-Policy (COEP): Ta glava preprečuje, da bi dokument naložil vire z drugega izvora, ki dokumentu izrecno ne dovolijo nalaganja. Nastavitev na require-corp zahteva, da se vsi viri z drugega izvora pridobijo z omogočenim CORS (Cross-Origin Resource Sharing) in da se na HTML oznakah, ki vdelujejo te vire, uporabi atribut crossorigin.

Z nastavitvijo teh glav učinkovito izolirate svoje spletno mesto od drugih spletnih mest, kar napadalcem znatno oteži izkoriščanje ranljivosti, podobnih Spectreju.

Kako deluje izolacija med izvori

Poglejmo si podrobneje, kako COOP in COEP skupaj dosegata izolacijo med izvori:

Cross-Origin-Opener-Policy (COOP)

Glava COOP nadzoruje, kako trenutni dokument interagira z drugimi dokumenti, ki jih odpira kot pojavna okna ali ki ga odpirajo kot pojavno okno. Ima tri možne vrednosti:

• unsafe-none: To je privzeta vrednost in omogoča, da dokument odpre kateri koli drug dokument. To v bistvu onemogoči zaščito COOP.
• same-origin: Ta vrednost omeji odpiranje trenutnega dokumenta samo na dokumente iz istega izvora. Če dokument iz drugega izvora poskuša odpreti trenutni dokument, bo to blokirano.
• same-origin-allow-popups: Ta vrednost omogoča dokumentom iz istega izvora, da odprejo trenutni dokument kot pojavno okno, vendar preprečuje, da bi to storili dokumenti iz različnih izvorov. To je uporabno v primerih, ko morate odpirati pojavna okna iz istega izvora.

Z nastavitvijo COOP na same-origin ali same-origin-allow-popups preprečite dokumentom iz različnih izvorov dostop do objekta okna vašega spletnega mesta, kar zmanjša napadalno površino.

Na primer, če vaše spletno mesto nastavi COOP na same-origin in zlonamerno spletno mesto poskuša odpreti vaše spletno mesto v pojavnem oknu, zlonamerno spletno mesto ne bo moglo dostopati do objekta window vašega spletnega mesta ali katere koli njegove lastnosti. To preprečuje zlonamernemu spletnemu mestu manipulacijo vsebine vašega spletnega mesta ali krajo občutljivih informacij.

Cross-Origin-Embedder-Policy (COEP)

Glava COEP nadzoruje, katere vire z drugega izvora lahko naloži trenutni dokument. Ima tri glavne vrednosti:

• unsafe-none: To je privzeta vrednost in omogoča, da dokument naloži kateri koli vir z drugega izvora. To v bistvu onemogoči zaščito COEP.
• require-corp: Ta vrednost zahteva, da so vsi viri z drugega izvora pridobljeni z omogočenim CORS in da se na HTML oznakah, ki vdelujejo te vire, uporabi atribut crossorigin. To pomeni, da mora strežnik, ki gosti vir z drugega izvora, izrecno dovoliti vašemu spletnemu mestu, da naloži vir.
• credentialless: Podobno kot `require-corp`, vendar v zahtevi ne pošilja poverilnic (piškotkov, avtorizacijskih glav). To je uporabno za nalaganje javnih virov brez uhajanja podatkov, specifičnih za uporabnika.

Vrednost require-corp je najvarnejša možnost in se priporoča za večino primerov uporabe. Zagotavlja, da so vsi viri z drugega izvora izrecno avtorizirani za nalaganje s strani vašega spletnega mesta.

Pri uporabi require-corp morate zagotoviti, da so vsi viri z drugega izvora, ki jih nalaga vaše spletno mesto, postreženi z ustreznimi glavami CORS. To pomeni, da mora strežnik, ki gosti vir, v svoj odgovor vključiti glavo Access-Control-Allow-Origin, ki določa bodisi izvor vašega spletnega mesta ali * (kar omogoča nalaganje vira kateremu koli izvoru, vendar na splošno ni priporočljivo iz varnostnih razlogov).

Na primer, če vaše spletno mesto naloži sliko s CDN-ja, mora strežnik CDN-ja v svoj odgovor vključiti glavo Access-Control-Allow-Origin, ki določa izvor vašega spletnega mesta. Če strežnik CDN-ja ne vključi te glave, se slika ne bo naložila in vaše spletno mesto bo prikazalo napako.

Atribut crossorigin se uporablja na HTML oznakah, kot so <img>, <script> in <link>, da se označi, da je treba vir pridobiti z omogočenim CORS. Na primer:

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

Vrednost anonymous označuje, da je treba zahtevo poslati brez pošiljanja poverilnic (npr. piškotkov). Če morate poslati poverilnice, lahko uporabite vrednost use-credentials, vendar morate tudi zagotoviti, da strežnik, ki gosti vir, omogoča pošiljanje poverilnic z vključitvijo glave Access-Control-Allow-Credentials: true v svoj odgovor.

Implementacija izolacije med izvori

Implementacija izolacije med izvori vključuje nastavitev glav COOP in COEP v odgovorih vašega strežnika. Specifična metoda za nastavitev teh glav je odvisna od tehnologije vašega strežnika.

Primeri implementacij

Tukaj je nekaj primerov, kako nastaviti glave COOP in COEP v različnih strežniških okoljih:

Apache

Dodajte naslednje vrstice v vašo datoteko .htaccess:

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

Nginx

Dodajte naslednje vrstice v vašo konfiguracijsko datoteko 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');

Ne pozabite prilagoditi teh primerov vašemu specifičnemu strežniškemu okolju in konfiguraciji.

Preverjanje izolacije med izvori

Po implementaciji izolacije med izvori je ključnega pomena preveriti, ali deluje pravilno. To lahko storite s preverjanjem glav COOP in COEP v razvijalskih orodjih vašega brskalnika. Odprite zavihek Network in preglejte glave odgovora za glavni dokument vašega spletnega mesta. Videti bi morali glavi Cross-Origin-Opener-Policy in Cross-Origin-Embedder-Policy z vrednostmi, ki ste jih konfigurirali.

Za preverjanje, ali je vaše spletno mesto izolirano med izvori, lahko uporabite tudi lastnost crossOriginIsolated v JavaScriptu:

if (crossOriginIsolated) {
  console.log("Izolacija med izvori je omogočena.");
} else {
  console.warn("Izolacija med izvori NI omogočena.");
}

Če je crossOriginIsolated true, to pomeni, da je izolacija med izvori omogočena in lahko varno uporabljate SharedArrayBuffer.

Odpravljanje pogostih težav

Implementacija izolacije med izvori je lahko včasih zahtevna, še posebej, če vaše spletno mesto nalaga veliko virov z drugih izvorov. Tukaj je nekaj pogostih težav in kako jih odpraviti:

• Viri se ne naložijo: Če uporabljate COEP: require-corp, se prepričajte, da so vsi viri z drugih izvorov postreženi s pravilnimi glavami CORS (Access-Control-Allow-Origin) in da uporabljate atribut crossorigin na HTML oznakah, ki vdelujejo te vire.
• Napake mešane vsebine (mixed content): Zagotovite, da se vsi viri nalagajo prek HTTPS. Mešanje HTTP in HTTPS virov lahko povzroči varnostna opozorila in prepreči nalaganje virov.
• Težave z združljivostjo: Starejši brskalniki morda ne podpirajo COOP in COEP. Razmislite o uporabi knjižnice za zaznavanje funkcij ali polyfilla za zagotavljanje nadomestnega vedenja za starejše brskalnike. Vendar so polne varnostne koristi dosežene le v brskalnikih, ki to podpirajo.
• Vpliv na skripte tretjih oseb: Nekateri skripti tretjih oseb morda niso združljivi z izolacijo med izvori. Po implementaciji izolacije med izvori temeljito preizkusite svoje spletno mesto, da zagotovite, da vsi skripti tretjih oseb delujejo pravilno. Morda se boste morali obrniti na ponudnike skriptov tretjih oseb in zaprositi za podporo za CORS in COEP.

Alternative za SharedArrayBuffer

Čeprav SharedArrayBuffer ponuja znatne prednosti v zmogljivosti, ni vedno prava rešitev, še posebej, če vas skrbi kompleksnost implementacije izolacije med izvori. Tukaj je nekaj alternativ, ki jih je vredno razmisliti:

• Pošiljanje sporočil (Message passing): Uporabite API postMessage za pošiljanje podatkov med različnimi konteksti brskalnika. To je varnejša alternativa SharedArrayBuffer, saj ne vključuje neposrednega deljenja pomnilnika. Vendar pa je lahko manj učinkovito za prenose velikih količin podatkov.
• WebAssembly: WebAssembly (Wasm) je binarni format ukazov, ki se lahko izvaja v spletnih brskalnikih. Ponuja skoraj naravno zmogljivost in se lahko uporablja za izvajanje računsko intenzivnih nalog brez zanašanja na SharedArrayBuffer. Wasm lahko zagotovi tudi varnejše izvajalno okolje kot JavaScript.
• Service Workers: Service Workers se lahko uporabljajo za izvajanje nalog v ozadju in predpomnjenje podatkov. Uporabljajo se lahko tudi za prestrezanje omrežnih zahtev in spreminjanje odgovorov. Čeprav neposredno ne nadomeščajo SharedArrayBuffer, se lahko uporabljajo za izboljšanje zmogljivosti vašega spletnega mesta brez zanašanja na deljeni pomnilnik.

Prednosti izolacije med izvori

Poleg omogočanja varne uporabe SharedArrayBuffer, izolacija med izvori ponuja še več drugih prednosti:

• Povečana varnost: Zmanjšuje tveganja, povezana z ranljivostmi, podobnimi Spectreju, in drugimi časovnimi napadi.
• Izboljšana zmogljivost: Omogoča vam uporabo SharedArrayBuffer za izboljšanje zmogljivosti računsko intenzivnih nalog.
• Večji nadzor nad varnostno držo vašega spletnega mesta: Daje vam večji nadzor nad tem, kateri viri z drugih izvorov se lahko naložijo na vašem spletnem mestu.
• Pripravljenost na prihodnost: Ker se spletna varnost nenehno razvija, izolacija med izvori zagotavlja trdne temelje za prihodnje varnostne izboljšave.

Zaključek

Izolacija med izvori (COOP/COEP) je ključna varnostna funkcija za sodoben spletni razvoj, še posebej pri uporabi SharedArrayBuffer. Z implementacijo izolacije med izvori lahko zmanjšate tveganja, povezana z ranljivostmi, podobnimi Spectreju, in drugimi časovnimi napadi, hkrati pa izkoristite prednosti zmogljivosti, ki jih ponuja SharedArrayBuffer. Čeprav lahko implementacija zahteva skrbno preučitev nalaganja virov z drugih izvorov in morebitnih težav z združljivostjo, so varnostne koristi in pridobitve zmogljivosti vredne truda. Z razvojem spleta postaja sprejemanje najboljših varnostnih praks, kot je izolacija med izvori, vse bolj pomembno za zaščito uporabniških podatkov in zagotavljanje varne spletne izkušnje.

Dodatno branje

• Vodič za omogočanje izolacije med izvori
• Cross-Origin-Opener-Policy (COOP) - HTTP | MDN
• Cross-Origin-Embedder-Policy (COEP) - HTTP | MDN