Фреймворк безпеки розширень для браузера: реалізація JavaScript-пісочниці

Розширення для браузера покращують користувацький досвід та розширюють функціональність браузера, але вони також створюють потенційні ризики для безпеки. Погано розроблене розширення може стати лазівкою для зловмисників, що призводить до витоку даних, атак міжсайтового скриптингу (XSS) та інших вразливостей безпеки. Впровадження надійної JavaScript-пісочниці має вирішальне значення для зменшення цих ризиків та забезпечення безпеки як користувачів, так і їхніх даних.

Розуміння ризиків безпеки розширень для браузера

Розширення для браузера за своєю природою мають доступ до широкого спектра функціональності браузера та даних користувача. Цей широкий доступ робить їх привабливими цілями для зловмисників. Поширені ризики безпеки, пов'язані з розширеннями для браузера, включають:

• Міжсайтовий скриптинг (XSS): Розширення можуть бути вразливими до XSS-атак, якщо вони неправильно санітизують введені користувачем дані або дані, отримані з вебсайтів. Зловмисник може впровадити шкідливі скрипти в розширення, що дозволить йому викрасти облікові дані користувача, перенаправити користувачів на фішингові сайти або виконати інші зловмисні дії. Наприклад, розширення, яке відображає дані з вебсайту без належної санітизації, може бути вразливим, якщо вебсайт скомпрометовано і він впроваджує шкідливий JavaScript.
• Крадіжка даних: Розширення можуть отримувати доступ до конфіденційних даних користувача, таких як історія переглядів, файли cookie, паролі та інформація про кредитні картки, і потенційно їх викрадати. Шкідливі розширення можуть непомітно передавати ці дані на зовнішні сервери без відома користувача. Уявіть собі, здавалося б, нешкідливе розширення, яке обіцяє покращити ваш досвід перегляду, але таємно реєструє кожен відвіданий вами вебсайт і надсилає його на віддалений сервер, контрольований зловмисниками.
• Впровадження коду: Зловмисники можуть впроваджувати шкідливий код у розширення, якщо вони не захищені належним чином. Цей код потім можна використовувати для виконання різноманітних зловмисних дій, таких як зміна поведінки розширення, перенаправлення користувачів на фішингові сайти або вставка реклами на вебсторінки.
• Підвищення привілеїв: Розширення часто потребують певних дозволів для правильної роботи. Зловмисники можуть використовувати вразливості в розширеннях для отримання вищих рівнів привілеїв, що дозволить їм отримати доступ до більш конфіденційних даних або виконувати більш небезпечні дії.
• Атаки на ланцюг постачання: Скомпрометовані залежності або сторонні бібліотеки, що використовуються в розширенні, можуть вносити вразливості. Здавалося б, надійна бібліотека може бути скомпрометована, впроваджуючи шкідливий код у всі розширення, які її використовують.

Важливість JavaScript-пісочниці

JavaScript-пісочниця — це безпечне середовище виконання, яке ізолює код розширення від решти браузера та операційної системи. Вона обмежує доступ розширення до ресурсів і не дозволяє йому виконувати несанкціоновані дії. Ізолюючи код розширення, пісочниця може значно зменшити вплив вразливостей безпеки.

Розглянемо сценарій, коли розширення має вразливість, що дозволяє зловмиснику впровадити шкідливий JavaScript. Без пісочниці цей шкідливий код міг би отримати доступ до файлів cookie користувача, історії переглядів та інших конфіденційних даних. Однак з пісочницею шкідливий код буде обмежений середовищем пісочниці і не зможе отримати доступ до цих ресурсів.

Стратегії реалізації JavaScript-пісочниці

Існує кілька стратегій для реалізації JavaScript-пісочниць для розширень браузера. Найпоширеніші підходи включають:

1. Політика безпеки контенту (CSP)

Політика безпеки контенту (Content Security Policy, CSP) — це стандарт веб-безпеки, який дозволяє розробникам контролювати ресурси, які браузеру дозволено завантажувати для даної вебсторінки або розширення. Визначаючи сувору CSP, ви можете запобігти завантаженню розширенням ненадійних скриптів, стилів та інших ресурсів, тим самим зменшуючи ризик XSS-атак та інших вразливостей безпеки.

Як працює CSP: CSP працює шляхом визначення набору директив, які вказують джерела, з яких браузеру дозволено завантажувати ресурси. Наприклад, директива `script-src` контролює джерела, з яких можна завантажувати скрипти, а директива `style-src` контролює джерела, з яких можна завантажувати стилі. Типова CSP може виглядати так:

            Content-Security-Policy: default-src 'self'; script-src 'self' https://example.com; style-src 'self' 'unsafe-inline';
            

              
                Copy
              
            
          

Ця CSP дозволяє браузеру завантажувати ресурси з того ж походження (`'self'`) та скрипти з `https://example.com`. Вона також дозволяє вбудовані стилі (`'unsafe-inline'`), але цього слід уникати, коли це можливо, оскільки це може збільшити ризик XSS-атак.

CSP для розширень: Для розширень браузера CSP зазвичай визначається у файлі маніфесту розширення (`manifest.json`). Поле `content_security_policy` у файлі маніфесту вказує CSP для розширення. Наприклад:

            {
  "manifest_version": 3,
  "name": "My Extension",
  "version": "1.0",
  "content_security_policy": {
    "extension_pages": "default-src 'self'; script-src 'self'; style-src 'self' 'unsafe-inline'"
  }
}
            

              
                Copy
              
            
          

Ця CSP застосовується до сторінок розширення (наприклад, спливаюче вікно, сторінка налаштувань). Вона дозволяє завантажувати ресурси з того ж походження та дозволяє вбудовані стилі. Для контент-скриптів вам, як правило, потрібно буде використовувати `content_security_policy` -> `content_scripts`, але це не є універсально підтримуваним усіма виробниками браузерів та версіями маніфесту. Ви повинні ретельно все тестувати.

Переваги CSP:

• Зменшує ризик XSS-атак: Контролюючи джерела, з яких можна завантажувати скрипти, CSP може запобігти впровадженню зловмисниками шкідливих скриптів у розширення.
• Забезпечує безпечні практики кодування: CSP заохочує розробників дотримуватися безпечних практик кодування, таких як уникнення вбудованих скриптів та стилів.
• Забезпечує глибоку оборону: CSP діє як додатковий рівень безпеки, навіть якщо інші заходи безпеки не спрацьовують.

Недоліки CSP:

• Може бути складною для налаштування: Правильне налаштування CSP може бути складним, особливо для складних розширень.
• Може порушити існуючу функціональність: Суворі CSP іноді можуть порушити існуючу функціональність, вимагаючи від розробників рефакторингу коду.
• Не вирішує всіх ризиків безпеки: CSP вирішує лише певні типи ризиків безпеки, такі як XSS-атаки. Вона не захищає від інших типів вразливостей, таких як крадіжка даних або впровадження коду.

2. Ізольовані світи (Content Scripts)

Ізольовані світи надають окреме середовище виконання для контент-скриптів, які є скриптами, що виконуються в контексті вебсторінок. Контент-скрипти мають доступ до DOM вебсторінки, але вони ізольовані від JavaScript-коду вебсторінки. Ця ізоляція запобігає втручанню контент-скриптів у функціональність вебсторінки та захищає розширення від шкідливого коду на вебсторінці. У Chrome ізольовані світи є стандартною та настійно рекомендованою практикою. Firefox використовує дещо інший, але концептуально схожий механізм.

Як працюють ізольовані світи: Кожен контент-скрипт виконується у власному ізольованому світі, який має власний набір об'єктів та змінних JavaScript. Це означає, що контент-скрипт не може безпосередньо отримати доступ до JavaScript-коду або даних вебсторінки, і навпаки. Для зв'язку між контент-скриптом та вебсторінкою ви можете використовувати API `window.postMessage()`.

Приклад: Припустимо, у вас є контент-скрипт, який додає кнопку на вебсторінку. Контент-скрипт може отримати доступ до DOM вебсторінки та вставити елемент кнопки. Однак контент-скрипт не може безпосередньо отримати доступ до JavaScript-коду вебсторінки, щоб прикріпити обробник подій до кнопки. Замість цього, контент-скрипту потрібно буде використовувати `window.postMessage()`, щоб надіслати повідомлення на вебсторінку, а JavaScript-код вебсторінки вже потім прикріпить обробник подій до кнопки.

Переваги ізольованих світів:

• Запобігає втручанню контент-скриптів у роботу вебсторінок: Ізольовані світи запобігають випадковій або навмисній зміні JavaScript-коду або даних вебсторінки контент-скриптами.
• Захищає розширення від шкідливих вебсторінок: Ізольовані світи запобігають впровадженню коду в розширення або крадіжці даних з розширення шкідливими вебсторінками.
• Спрощує розробку розширень: Ізольовані світи полегшують розробку розширень, оскільки вам не потрібно турбуватися про конфлікти вашого коду з кодом вебсторінки.

Недоліки ізольованих світів:

• Вимагає передачі повідомлень для зв'язку: Зв'язок між контент-скриптом та вебсторінкою вимагає передачі повідомлень, що може бути складніше, ніж прямий доступ.
• Не захищає від усіх ризиків безпеки: Ізольовані світи захищають лише від певних типів ризиків безпеки, таких як втручання у вебсторінки. Вони не захищають від інших типів вразливостей, таких як крадіжка даних або впровадження коду в самому контент-скрипті.

3. Web Workers

Web Workers надають спосіб виконання JavaScript-коду у фоновому режимі, незалежно від основного потоку браузера. Це може покращити продуктивність розширень, оскільки довготривалі завдання можна перенести у фоновий потік. Web Workers також мають обмежений доступ до DOM, що може підвищити безпеку.

Як працюють Web Workers: Web Workers виконуються в окремому потоці і мають власну глобальну область видимості. Вони не можуть безпосередньо отримати доступ до DOM або об'єкта `window`. Для зв'язку з основним потоком ви можете використовувати API `postMessage()`.

Приклад: Припустимо, у вас є розширення, яке виконує обчислювально інтенсивне завдання, наприклад, обробку зображень. Ви можете перенести це завдання у Web Worker, щоб запобігти зависанню браузера через розширення. Web Worker отримає дані зображення з основного потоку, виконає обробку, а потім надішле оброблені дані зображення назад в основний потік.

Переваги Web Workers:

• Покращує продуктивність: Виконуючи код у фоновому режимі, Web Workers можуть покращити продуктивність розширень.
• Підвищує безпеку: Web Workers мають обмежений доступ до DOM, що може зменшити ризик XSS-атак.
• Спрощує розробку розширень: Web Workers можуть спростити розробку розширень, оскільки ви можете перенести складні завдання у фоновий потік.

Недоліки Web Workers:

• Обмежений доступ до DOM: Web Workers не можуть безпосередньо отримати доступ до DOM, що може ускладнити виконання певних завдань.
• Вимагає передачі повідомлень для зв'язку: Зв'язок між Web Worker та основним потоком вимагає передачі повідомлень, що може бути складніше, ніж прямий доступ.
• Не вирішує всіх ризиків безпеки: Web Workers захищають лише від певних типів ризиків безпеки, таких як XSS-атаки, пов'язані з маніпуляцією DOM. Вони не захищають від інших типів вразливостей, таких як крадіжка даних у самому worker'і.

4. Shadow DOM

Shadow DOM надає спосіб інкапсулювати стилізацію та структуру компонента, запобігаючи впливу на нього стилів та скриптів навколишньої сторінки. Це може бути корисним для створення багаторазових UI-компонентів, які ізольовані від решти вебсторінки. Хоча це не є повним рішенням для безпеки саме по собі, воно допомагає запобігти ненавмисному втручанню стилів або скриптів.

Як працює Shadow DOM: Shadow DOM створює окреме DOM-дерево, яке приєднується до елемента в основному DOM-дереві. Дерево Shadow DOM ізольоване від основного DOM-дерева, що означає, що стилі та скрипти в основному DOM-дереві не можуть впливати на дерево Shadow DOM, і навпаки.

Приклад: Припустимо, у вас є розширення, яке додає власну кнопку на вебсторінку. Ви можете використовувати Shadow DOM, щоб інкапсулювати стилізацію та структуру кнопки, запобігаючи впливу на неї стилів та скриптів вебсторінки. Це гарантує, що кнопка завжди буде виглядати і поводитися однаково, незалежно від вебсторінки, на яку вона вставлена.

Переваги Shadow DOM:

• Інкапсулює стилізацію та структуру: Shadow DOM запобігає впливу на компонент стилів та скриптів з навколишньої сторінки.
• Створює багаторазові UI-компоненти: Shadow DOM полегшує створення багаторазових UI-компонентів, які ізольовані від решти вебсторінки.
• Підвищує безпеку: Shadow DOM забезпечує певний рівень ізоляції, запобігаючи ненавмисному втручанню стилів або скриптів.

Недоліки Shadow DOM:

• Не є повним рішенням для безпеки: Shadow DOM не забезпечує повної ізоляції безпеки і повинен використовуватися разом з іншими заходами безпеки.
• Може бути складним у використанні: Shadow DOM може бути складним у використанні, особливо для складних компонентів.

Найкращі практики для реалізації JavaScript-пісочниць

Впровадження JavaScript-пісочниці не є універсальним рішенням. Найкращий підхід залежить від конкретних вимог розширення та типів ризиків безпеки, з якими воно стикається. Однак деякі загальні найкращі практики можуть допомогти забезпечити ефективність пісочниці:

• Застосовуйте принцип найменших привілеїв: Надавайте розширенню лише мінімально необхідні дозволи для виконання його призначених функцій. Уникайте запиту непотрібних дозволів, оскільки це може збільшити поверхню атаки. Наприклад, якщо розширенню потрібно лише отримати доступ до URL поточної вкладки, не запитуйте дозвіл на доступ до всіх вебсайтів.
• Санітизуйте введені користувачем дані: Завжди санітизуйте введені користувачем дані та дані, отримані з вебсайтів, щоб запобігти XSS-атакам. Використовуйте відповідні техніки екранування та кодування, щоб переконатися, що надані користувачем дані не можуть бути інтерпретовані як код. Розгляньте можливість використання спеціалізованої бібліотеки для санітизації, щоб допомогти з цим завданням.
• Валідуйте дані: Валідуйте всі дані, отримані із зовнішніх джерел, щоб переконатися, що вони мають очікуваний формат та діапазон. Це може допомогти запобігти несподіваним помилкам та вразливостям безпеки. Наприклад, якщо розширення очікує отримати число, перевірте, що отримані дані дійсно є числом, перш ніж використовувати їх.
• Використовуйте безпечні практики кодування: Дотримуйтесь безпечних практик кодування, таких як уникнення використання `eval()` та інших потенційно небезпечних функцій. Використовуйте інструменти статичного аналізу для виявлення потенційних вразливостей безпеки в коді.
• Підтримуйте залежності в актуальному стані: Регулярно оновлюйте всі залежності та сторонні бібліотеки, щоб переконатися, що вони виправлені від відомих вразливостей безпеки. Підпишіться на сповіщення про безпеку, щоб бути в курсі нових вразливостей.
• Впроваджуйте регулярні аудити безпеки: Проводьте регулярні аудити безпеки розширення для виявлення та усунення потенційних вразливостей безпеки. Розгляньте можливість найму експерта з безпеки для проведення професійного аудиту безпеки.
• Моніторте активність розширення: Відстежуйте активність розширення на предмет підозрілої поведінки, такої як надмірні мережеві запити або несподіваний доступ до даних. Впроваджуйте механізми логування та сповіщення для виявлення потенційних інцидентів безпеки.
• Використовуйте комбінацію технік: Поєднання декількох технік пісочниці, таких як CSP, ізольовані світи та Web Workers, може забезпечити більш надійний захист від загроз безпеці.

Приклад сценарію: безпечна обробка введених користувачем даних

Розглянемо приклад розширення, яке дозволяє користувачам залишати коментарі на вебсторінках. Без належних заходів безпеки це розширення може бути вразливим до XSS-атак. Ось як ви можете реалізувати безпечне рішення:

1. Використовуйте сувору CSP: Визначте CSP, яка обмежує джерела, з яких можна завантажувати скрипти. Це запобіжить впровадженню зловмисниками шкідливих скриптів у розширення.
2. Санітизуйте введені користувачем дані: Перед відображенням коментаря користувача, санітизуйте його, щоб видалити будь-які потенційно шкідливі HTML-теги або JavaScript-код. Використовуйте спеціалізовану бібліотеку для санітизації, таку як DOMPurify, щоб забезпечити ефективність санітизації.
3. Використовуйте параметризовані запити: Якщо розширення зберігає коментарі користувачів у базі даних, використовуйте параметризовані запити, щоб запобігти атакам SQL-ін'єкцій. Параметризовані запити гарантують, що надані користувачем дані розглядаються як дані, а не як код.
4. Кодуйте вивід: При відображенні коментаря користувача, кодуйте його, щоб запобігти його інтерпретації як HTML або JavaScript-коду. Використовуйте відповідні техніки кодування, такі як HTML-кодування, щоб забезпечити безпеку виводу.

Впроваджуючи ці заходи безпеки, ви можете значно зменшити ризик XSS-атак та захистити своїх користувачів від шкоди.

Тестування та аудит вашої пісочниці

Після впровадження JavaScript-пісочниці важливо ретельно протестувати та перевірити її ефективність. Ось кілька методів:

• Тестування на проникнення: Симулюйте реальні атаки для виявлення вразливостей. Найміть етичних хакерів, щоб спробувати обійти ваші заходи безпеки.
• Статичний аналіз: Використовуйте інструменти для автоматичного аналізу вашого коду на наявність потенційних слабких місць.
• Динамічний аналіз: Відстежуйте поведінку вашого розширення під час виконання для виявлення аномалій.
• Рецензування коду: Попросіть досвідчених розробників переглянути ваш код на наявність недоліків безпеки.
• Фаззінг: Надавайте недійсні або несподівані вхідні дані вашому розширенню, щоб побачити, як воно їх обробляє.

Приклади з практики (Case Studies)

Приклад 1: Захист розширення для керування паролями

Популярне розширення для керування паролями мало вразливість, яка дозволяла зловмисникам викрадати паролі користувачів. Вразливість була спричинена відсутністю належної санітизації вхідних даних. Розширення було перероблено з використанням суворої CSP, санітизації вхідних даних та шифрування конфіденційних даних. Це значно покращило безпеку розширення та запобігло подальшим крадіжкам паролів. Тепер проводяться регулярні аудити безпеки для підтримки безпеки розширення.

Приклад 2: Захист криптовалютного гаманця на базі браузера

Розширення криптовалютного гаманця було вразливим до XSS-атак, що могло дозволити зловмисникам викрасти кошти користувачів. Розширення було перероблено з використанням ізольованих світів, безпечної передачі повідомлень, а підписання транзакцій було реалізовано у Web Worker. Тепер усі конфіденційні операції відбуваються в безпечному середовищі Web Worker. Це значно зменшило ризик крадіжки коштів.

Майбутні тенденції в безпеці розширень для браузера

Сфера безпеки розширень для браузера постійно розвивається. Деякі нові тенденції включають:

• Більш гранульовані дозволи: Виробники браузерів впроваджують більш гранульовані дозволи, дозволяючи користувачам надавати розширенням доступ до конкретних ресурсів лише тоді, коли це необхідно.
• Покращена CSP: CSP стає все більш досконалою, з новими директивами та функціями, які забезпечують більший контроль над ресурсами, які може завантажувати розширення.
• Пісочниця WebAssembly (Wasm): Wasm надає портативне та безпечне середовище виконання для коду. Його досліджують як спосіб створення пісочниці для коду розширення та підвищення продуктивності.
• Формальна верифікація: Розробляються техніки для формальної перевірки правильності та безпеки коду розширення.
• Безпека на основі ШІ: Штучний інтелект використовується для виявлення та запобігання загрозам безпеці в розширеннях для браузера. Моделі машинного навчання можуть ідентифікувати шкідливі патерни та автоматично блокувати підозрілу активність.

Висновок

Впровадження JavaScript-пісочниці є важливим для захисту розширень браузера та захисту користувачів від шкоди. Дотримуючись найкращих практик, викладених у цьому посібнику, ви можете створювати розширення, які є одночасно функціональними та безпечними. Не забувайте надавати пріоритет безпеці протягом усього процесу розробки, від проєктування до розгортання, а також постійно відстежувати та оновлювати свої розширення для усунення нових загроз безпеці. Безпека — це безперервний процес, а не одноразове виправлення.

Розуміючи ризики безпеки, пов'язані з розширеннями для браузера, та впроваджуючи відповідні техніки пісочниці, розробники можуть сприяти створенню більш безпечного та захищеного досвіду перегляду для всіх. Не забувайте бути в курсі останніх загроз безпеці та найкращих практик, а також постійно покращувати безпеку ваших розширень.