Säkra kommunikation mellan ursprung: En djupdykning i PostMessage API

postMessage-API:et är en kraftfull mekanism för att möjliggöra säker kommunikation mellan olika ursprung (cross-origin) i webbapplikationer. Det tillåter skript från olika ursprung (domäner, protokoll eller portar) att kommunicera med varandra på ett kontrollerat sätt. Felaktig användning av postMessage kan dock introducera betydande säkerhetssårbarheter. Denna artikel ger en omfattande guide till att använda postMessage-API:et säkert, och täcker bästa praxis, potentiella fallgropar och strategier för att mildra risker.

Grunderna i PostMessage

Metoden postMessage tillåter ett fönster att skicka ett meddelande till ett annat fönster, oavsett deras ursprung. Målfönstret kan nås på olika sätt, såsom via window.opener, window.parent, eller genom att referera till ett iframe-element. Den grundläggande syntaxen för att skicka ett meddelande är:

            targetWindow.postMessage(message, targetOrigin);
            

              
                Copy
              
            
          

• targetWindow: En referens till fönstret som meddelandet skickas till.
• message: Datan som ska skickas. Detta kan vara vilket JavaScript-objekt som helst som kan serialiseras.
• targetOrigin: Anger det ursprung som meddelandet ska skickas till. Detta är en avgörande säkerhetsparameter. Att använda '*' rekommenderas starkt inte.

På den mottagande sidan lyssnar målfönstret efter message-händelser. Händelseobjektet innehåller den skickade datan, avsändarens ursprung och en referens till det sändande fönstret.

            window.addEventListener('message', function(event) {
    // Hantera meddelandet
});
            

              
                Copy
              
            
          

Säkerhetsaspekter och potentiella sårbarheter

Även om postMessage erbjuder ett bekvämt sätt att möjliggöra kommunikation mellan ursprung, medför det också flera säkerhetsrisker om det inte implementeras noggrant. Att förstå dessa risker är avgörande för att bygga säkra webbapplikationer.

1. Validering av målets ursprung (Target Origin)

Parametern targetOrigin är den första försvarslinjen mot illvilliga aktörer. Att ställa in den korrekt säkerställer att meddelandet endast levereras till den avsedda mottagaren. Här är varför det är så viktigt:

• Förhindra dataläckage: Om targetOrigin är satt till '*' kan vilken webbplats som helst lyssna på och ta emot meddelandet. Detta kan leda till att känslig data läcker till opålitliga ursprung.
• Minska XSS-attacker: En illvillig webbplats skulle kunna förfalska den avsedda mottagarens ursprung och fånga upp meddelandet, vilket potentiellt kan leda till Cross-Site Scripting (XSS)-attacker.

Bästa praxis: Ange alltid det exakta ursprunget för målfönstret. Om du till exempel skickar ett meddelande till https://example.com, ställ in targetOrigin till 'https://example.com'. Undvik att använda jokertecken.

Exempel (Säker):

            const targetOrigin = 'https://example.com';
targetWindow.postMessage({ data: 'Hej från ursprung A' }, targetOrigin);
            

              
                Copy
              
            
          

Exempel (Osäker):

            // ANVÄND INTE DETTA - SÅRBART!
targetWindow.postMessage({ data: 'Hej från ursprung A' }, '*');
            

              
                Copy
              
            
          

2. Ursprungsverifiering på den mottagande sidan

Även om du ställer in targetOrigin korrekt när du skickar meddelandet, är det lika viktigt att verifiera origin-egenskapen i message-händelsen på den mottagande sidan. Detta säkerställer att meddelandet verkligen kommer från det förväntade ursprunget och inte från en illvillig webbplats som förfalskar ursprunget.

Exempel (Säker):

            window.addEventListener('message', function(event) {
    if (event.origin !== 'https://example.com') {
        console.warn('Obehörigt ursprung:', event.origin);
        return;
    }

    // Bearbeta meddelandedatan
    console.log('Mottagen data:', event.data);
});
            

              
                Copy
              
            
          

Exempel (Osäker):

            // ANVÄND INTE DETTA - SÅRBART!
window.addEventListener('message', function(event) {
    // Ingen ursprungsverifiering! Sårbart för förfalskning.
    console.log('Mottagen data:', event.data);
});
            

              
                Copy
              
            
          

3. Datasanering och validering

Lita aldrig på data som tas emot via postMessage utan ordentlig sanering och validering. Illvilliga aktörer kan skicka specialutformade meddelanden för att utnyttja sårbarheter i din applikation. Detta är särskilt kritiskt om den mottagna datan används för att uppdatera DOM eller utföra andra känsliga operationer.

• Indatavalidering: Validera datatyp, format och omfång för den mottagna datan. Se till att den matchar den förväntade strukturen.
• Utmatningskodning: Koda datan innan den används i DOM för att förhindra XSS-attacker. Använd lämpliga escape-funktioner för att sanera datan.
• Content Security Policy (CSP): Implementera en strikt CSP för att ytterligare begränsa exekvering av opålitliga skript och förhindra XSS.

Exempel (Säker - Datavalidering):

            window.addEventListener('message', function(event) {
    if (event.origin !== 'https://example.com') {
        return;
    }

    const data = event.data;

    if (typeof data !== 'object' || !data.hasOwnProperty('command') || !data.hasOwnProperty('value')) {
        console.warn('Ogiltigt dataformat:', data);
        return;
    }

    const command = data.command;
    const value = data.value;

    // Validera kommando och värde baserat på förväntade typer
    if (typeof command !== 'string' || typeof value !== 'string') {
      console.warn("Ogiltig typ för kommando eller värde");
      return;
    }

    // Bearbeta kommando och värde på ett säkert sätt
    console.log('Mottaget kommando:', command, 'med värde:', value);
});
            

              
                Copy
              
            
          

Exempel (Osäker - Ingen datavalidering):

            // ANVÄND INTE DETTA - SÅRBART!
window.addEventListener('message', function(event) {
    if (event.origin !== 'https://example.com') {
        return;
    }

    // Använder event.data direkt utan validering!
    document.body.innerHTML = event.data; // Extremt farligt
});
            

              
                Copy
              
            
          

4. Undvik vanliga fallgropar

Flera vanliga misstag kan leda till säkerhetssårbarheter vid användning av postMessage. Här är några att undvika:

• Använda eval() eller new Function(): Använd aldrig eval() eller new Function() för att exekvera kod som tas emot via postMessage. Detta är ett recept för katastrof och kan leda till godtycklig kodexekvering.
• Exponera känsliga API:er: Undvik att exponera känsliga API:er som kan nås via postMessage. Om du måste exponera ett API, begränsa dess funktionalitet noggrant och se till att det är korrekt autentiserat och auktoriserat.
• Lita på avsändaren: Lita aldrig blint på avsändaren av ett meddelande. Verifiera alltid ursprunget och validera datan innan du bearbetar den.

Bästa praxis för säker implementering av PostMessage

För att säkerställa säker användning av postMessage-API:et, följ dessa bästa metoder:

1. Principen om minsta privilegium

Bevilja endast nödvändiga behörigheter och åtkomst till de fönster som behöver kommunicera med varandra. Undvik att bevilja överdrivna privilegier, eftersom detta kan öka attackytan.

2. Indatavalidering och utmatningskodning

Som nämnts tidigare, validera och sanera alltid data som tas emot via postMessage. Använd lämpliga kodningstekniker för att förhindra XSS-attacker.

3. Content Security Policy (CSP)

Implementera en stark CSP för att begränsa exekvering av opålitliga skript och mildra XSS-sårbarheter. En väldefinierad CSP kan avsevärt minska risken för attacker som utnyttjar postMessage.

4. Regelbundna säkerhetsgranskningar

Genomför regelbundna säkerhetsgranskningar av dina webbapplikationer för att identifiera potentiella sårbarheter i din postMessage-implementering. Använd automatiserade säkerhetsskanningsverktyg och manuella kodgranskningar för att säkerställa att din kod är säker.

5. Håll bibliotek och ramverk uppdaterade

Se till att alla bibliotek och ramverk som används i din webbapplikation är uppdaterade. Säkerhetssårbarheter upptäcks ofta i äldre versioner av bibliotek, så att hålla dem uppdaterade är avgörande för att upprätthålla en säker miljö.

6. Dokumentera din användning av PostMessage

Dokumentera noggrant hur du använder postMessage i din applikation. Detta inkluderar att dokumentera dataformat, förväntade ursprung och säkerhetsaspekter. Denna dokumentation kommer att vara ovärderlig för framtida utvecklare och säkerhetsgranskare.

Avancerade säkerhetsmönster för PostMessage

Utöver de grundläggande bästa metoderna finns det flera avancerade mönster som kan förbättra säkerheten i din postMessage-implementering ytterligare.

1. Kryptografisk verifiering

För mycket känsliga data, överväg att använda kryptografiska tekniker för att verifiera meddelandets integritet och autenticitet. Detta kan innebära att man signerar meddelandet med en hemlig nyckel eller använder kryptering för att skydda datan.

Exempel (Förenklad illustration med HMAC):

            // Avsändarsidan
const secretKey = 'din-hemliga-nyckel'; // Ersätt med en stark, säkert lagrad nyckel

function createHMAC(message, key) {
  const hmac = CryptoJS.HmacSHA256(message, key);
  return hmac.toString();
}

const messageData = { command: 'update', value: 'new value' };
const messageString = JSON.stringify(messageData);
const hmac = createHMAC(messageString, secretKey);

const secureMessage = { data: messageData, signature: hmac };

targetWindow.postMessage(secureMessage, targetOrigin);


// Mottagarsidan
window.addEventListener('message', function(event) {
    if (event.origin !== 'https://example.com') {
        return;
    }

    const receivedMessage = event.data;

    if (!receivedMessage.data || !receivedMessage.signature) {
        console.warn('Ogiltigt meddelandeformat');
        return;
    }

    const receivedDataString = JSON.stringify(receivedMessage.data);
    const expectedHmac = createHMAC(receivedDataString, secretKey);

    if (receivedMessage.signature !== expectedHmac) {
        console.warn('Ogiltig meddelandesignatur');
        return;
    }

    // Meddelandet är autentiskt, bearbeta datan
    console.log('Mottagen data:', receivedMessage.data);
});

            

              
                Copy
              
            
          

Obs: Detta är ett förenklat exempel. I ett verkligt scenario, använd ett robust kryptografiskt bibliotek och hantera den hemliga nyckeln på ett säkert sätt.

2. Nonce-baserat skydd

Använd en nonce (number used once) för att förhindra återuppspelningsattacker (replay attacks). Avsändaren inkluderar en unik, slumpmässigt genererad nonce i meddelandet, och mottagaren verifierar att noncen inte har använts tidigare.

3. Kapabilitetsbaserad säkerhet

Implementera en kapabilitetsbaserad säkerhetsmodell, där förmågan att utföra vissa åtgärder beviljas genom unika, oförfalskbara kapabiliteter. Dessa kapabiliteter kan skickas via postMessage för att auktorisera specifika operationer.

Verkliga exempel och användningsfall

postMessage-API:et används i en mängd olika verkliga scenarier, inklusive:

• Enkel inloggning (SSO): SSO-system använder ofta postMessage för att kommunicera autentiseringstokens mellan olika domäner.
• Tredjepartswidgetar: Widgetar inbäddade på webbplatser använder ofta postMessage för att kommunicera med föräldrawebbplatsen.
• IFrames från olika ursprung: IFrames från olika ursprung kan använda postMessage för att utbyta data och styra varandra.
• Betalningsgatewayer: Vissa betalningsgatewayer använder postMessage för att säkert överföra betalningsinformation mellan handlarens webbplats och gatewayen.

Exempel: Säker kommunikation mellan en föräldrasida och en Iframe (Illustrativt):

Föreställ dig ett scenario där en webbplats (https://main.example.com) bäddar in en iframe från en annan domän (https://widget.example.net). Iframen behöver visa viss information som hämtats från föräldrawebbplatsen, men Same-Origin Policy förhindrar direkt åtkomst. postMessage kan användas för att lösa detta.

            // Föräldrawebbplats (https://main.example.com)
const iframe = document.getElementById('myIframe');
const widgetOrigin = 'https://widget.example.net';

// Anta att vi hämtar användardata från vår backend
const userData = { name: 'John Doe', country: 'USA' };

iframe.onload = function() {
  iframe.contentWindow.postMessage({ type: 'userData', data: userData }, widgetOrigin);
};


// Iframe (https://widget.example.net)
window.addEventListener('message', function(event) {
  if (event.origin !== 'https://main.example.com') {
    console.warn('Obehörigt ursprung:', event.origin);
    return;
  }

  if (event.data.type === 'userData') {
    const userData = event.data.data;
    // Sanera och visa userData
    document.getElementById('userName').textContent = userData.name;
    document.getElementById('userCountry').textContent = userData.country;
  }
});
            

              
                Copy
              
            
          

Slutsats

postMessage-API:et är ett värdefullt verktyg för att möjliggöra säker kommunikation mellan ursprung i webbapplikationer. Det är dock avgörande att förstå de potentiella säkerhetsriskerna och implementera lämpliga strategier för att mildra dem. Genom att följa de bästa metoderna som beskrivs i denna artikel kan du säkerställa att din postMessage-implementering är robust och säker, vilket skyddar dina användare och din applikation från illvilliga attacker. Prioritera alltid ursprungsvalidering, datasanering och regelbundna säkerhetsgranskningar för att upprätthålla en säker webbmiljö. Att ignorera dessa kritiska steg kan leda till allvarliga säkerhetssårbarheter och kompromettera integriteten i din applikation.