Безпека веб-платформи: JavaScript Sandbox проти контексту виконання

У постійно мінливому ландшафті веб-розробки безпека залишається найважливішою. Оскільки веб-додатки стають дедалі складнішими, з великою кількістю клієнтського коду та даних, розуміння механізмів безпеки, що їх захищають, є критично важливим. Дві фундаментальні концепції в безпеці JavaScript - це JavaScript sandbox та контекст виконання. Ця публікація в блозі розглядає їхні ролі, те, як вони працюють, та їх важливість у захисті веб-додатків від різних загроз.

Розуміння JavaScript Sandbox

JavaScript sandbox – це важливий механізм безпеки, вбудований у веб-браузери. Він діє як захисний бар’єр, обмежуючи можливості коду JavaScript, який працює на веб-сторінці. Це розроблено для запобігання доступу зловмисного коду до конфіденційних даних або втручання в систему користувача.

Уявіть це як обгороджений дитячий майданчик. Діти (код JavaScript) можуть гратися в межах огорожі (sandbox), але вони не можуть блукати назовні та завдавати хаосу в навколишньому світі. Sandbox обмежує доступ JavaScript до:

• Доступ до файлової системи: JavaScript не може безпосередньо читати, записувати або видаляти файли на комп’ютері користувача.
• Мережевий доступ (обмежений): Хоча JavaScript може здійснювати мережеві запити (наприклад, AJAX-виклики), вони зазвичай підпадають під політику одного походження, яка обмежує зв’язок тим самим доменом, з якого походить код.
• Системні API (обмежені): JavaScript має обмежений доступ до системних ресурсів та API, що запобігає виконанню дій, які можуть поставити під загрозу систему користувача.
• Міждоменний доступ: JavaScript, що працює з одного походження, не може безпосередньо отримувати доступ до ресурсів з іншого походження (якщо CORS явно не ввімкнено).

Середовище sandbox гарантує, що навіть якщо веб-сайт містить зловмисний код JavaScript (можливо, впроваджений через атаку міжсайтового скриптингу), шкода, яку він може завдати, значно обмежена. Це робить перегляд веб-сторінок для користувача безпечнішим.

Як працює Sandbox

Рушій JavaScript браузера (наприклад, V8 у Chrome, SpiderMonkey у Firefox, JavaScriptCore у Safari) відповідає за забезпечення обмежень sandbox. Рушій аналізує код JavaScript і визначає, які операції дозволені, а які ні. Наприклад, будь-яка спроба отримати доступ до файлової системи або зробити запит до неавторизованого домену буде заблокована браузером.

Sandbox застосовується на рівні браузера, що означає, що навіть якщо JavaScript-експлойт успішно запускає шкідливий код, він працює в межах цих притаманних обмежень. Це один з найефективніших способів захисту користувачів від широкого спектру веб-атак.

Заглиблення в контекст виконання

У той час як JavaScript sandbox забезпечує захисний рівень високого рівня, контекст виконання регулює спосіб інтерпретації та виконання коду JavaScript у цьому sandbox. Контекст виконання – це абстрактна концепція, яка визначає середовище, в якому виконується код JavaScript. Він відстежує змінні, функції та інші ресурси, доступні для коду.

Кожного разу, коли виконується код JavaScript, створюється контекст виконання. Існує в основному два типи контекстів виконання:

• Глобальний контекст виконання: Це контекст за замовчуванням, який створюється під час запуску рушія JavaScript. Він містить глобальні змінні, функції, визначені за межами будь-якої функції, і об’єкт `window` (у браузерах).
• Контекст виконання функції: Кожного разу, коли викликається функція, створюється новий контекст виконання. Цей контекст зберігає локальні змінні функції, параметри та ключове слово `this` (яке посилається на контекст виклику функції).

Контекст виконання відповідає за наступне:

• Середовище змінних: Тут зберігаються змінні та функції, оголошені в контексті.
• Лексичне середовище: Це посилання на зовнішнє середовище (контекст виконання батьківської функції або глобальний контекст виконання). Воно дозволяє коду JavaScript отримувати доступ до змінних і функцій, визначених у його ланцюжку областей видимості.
• `this` Binding: Це визначає значення ключового слова `this`, яке може змінюватися залежно від способу виклику функції.

Розуміння контексту виконання є життєво важливим для розуміння того, як JavaScript керує змінними, областями видимості та поведінкою функцій. Це також важливо для безпеки, оскільки воно визначає доступ, доступний для коду, та ізоляцію коду в межах певних функцій.

Контекст виконання на практиці

Розглянемо цей простий приклад JavaScript:

            
function outerFunction() {
  let outerVariable = 'Hello';

  function innerFunction() {
    console.log(outerVariable);
  }

  innerFunction();
}

outerFunction(); // Output: Hello

            

              
                Copy
              
            
          

У цьому прикладі:

• `outerFunction()` створює власний контекст виконання.
• `innerFunction()` також створює власний контекст виконання.
• `innerFunction()` може отримати доступ до `outerVariable` через лексичне середовище, яке пов’язує його з областю видимості зовнішньої функції.

Загрози безпеці JavaScript і як Sandbox і контекст виконання пом’якшують їх

JavaScript sandbox і контекст виконання відіграють вирішальну роль у пом’якшенні різних загроз безпеці. Ось деякі з найпоширеніших:

1. Міжсайтовий скриптинг (XSS)

XSS-атаки передбачають впровадження зловмисного коду JavaScript на веб-сайт. Потім цей впроваджений код запускається в браузері жертви, потенційно викрадаючи конфіденційну інформацію (наприклад, облікові дані для входу або особисті дані), маніпулюючи вмістом веб-сайту або перенаправляючи користувача на зловмисні сайти. JavaScript sandbox обмежує шкоду, яку XSS-атаки можуть завдати, обмежуючи здатність коду отримувати доступ до конфіденційних даних або виконувати дії за межами області видимості браузера.

Пом’якшення за допомогою Sandbox: Sandbox запобігає доступу впровадженого JavaScript до локальних файлів, здійсненню прямих системних викликів або зв’язку з неавторизованими серверами. Це обмежує ефективність викраденої інформації.

Пом’якшення за допомогою контексту виконання: Хоча контекст виконання безпосередньо не захищає від впровадження, він може допомогти обмежити область видимості для XSS-атак. Дотримання безпечних практик кодування, таких як перевірка вхідних даних і кодування вихідних даних, обмежує можливість виконання зловмисного коду у правильному середовищі.

2. Міжсайтова підробка запитів (CSRF)

CSRF-атаки використовують довіру, яку веб-сайт має до браузера користувача. Зловмисники змушують користувачів виконувати небажані дії у веб-додатку, до якого вони ввійшли. Зловмисник створює шкідливий запит і обманом змушує користувача надіслати його. Браузер автоматично прикріплює файли cookie користувача, і програма виконує запит з обліковими даними користувача.

Пом’якшення за допомогою Sandbox: Sandbox безпосередньо не запобігає CSRF. Однак, запобігаючи несанкціонованому доступу до мережевих ресурсів, він може обмежити здатність зловмисника використовувати або маніпулювати існуючими запитами програми. Політика одного походження пом'якшує деякі проблеми CSRF.

Пом’якшення за допомогою контексту виконання: Правильне використання контексту виконання не є таким важливим. Однак, безпечні методи кодування, такі як додавання токенів CSRF і перевірка вхідних даних користувача, гарантують автентифікацію всіх запитів.

3. Викрадення даних

Зловмисний JavaScript можна використовувати для викрадення конфіденційних даних користувача, таких як облікові дані для входу, інформація про кредитні картки або особисті дані. До цих даних можна отримати прямий доступ через DOM або непрямо передати їх на зловмисні сервери.

Пом’якшення за допомогою Sandbox: Sandbox тут має першорядне значення. Обмеження на доступ до файлів, міждоменні запити (через CORS) і доступ до інших системних ресурсів обмежують здатність зловмисника викрадати та вилучати дані користувача.

Пом’якшення за допомогою контексту виконання: У поєднанні з безпечними практиками кодування контекст виконання може обмежувати область видимості та доступ функцій до конфіденційних даних, таким чином зменшуючи потенціал крадіжки.

4. Атаки типу «відмова в обслуговуванні» (DoS)

DoS-атаки спрямовані на те, щоб зробити веб-додаток недоступним для законних користувачів. Хоча JavaScript зазвичай не здатний викликати значні DoS-атаки, зловмисний JavaScript можна використовувати в поєднанні з іншими методами (наприклад, надмірним споживанням ресурсів у браузері) для погіршення роботи користувача або навіть збою браузера.

Пом’якшення за допомогою Sandbox: Sandbox обмежує доступ javascript. Без цього обмеження погано написаний Javascript може швидко споживати значні ресурси та спричинити відмову в обслуговуванні. Сучасні браузери забезпечують обмеження ресурсів.

Пом’якшення за допомогою контексту виконання: Контекст виконання не особливо корисний у цьому випадку. Обмеження складності та ефективності коду Javascript у контексті виконання може сприяти загальній продуктивності сторінки, хоча це менш прямий ефект.

Найкращі практики для безпечної розробки JavaScript

Хоча JavaScript sandbox і контекст виконання забезпечують притаманні переваги безпеки, вкрай важливо поєднувати їх із надійними практиками кодування для всебічної безпеки веб-додатків. Ось деякі ключові найкращі практики:

• Перевірка та очищення вхідних даних: Завжди перевіряйте та очищайте вхідні дані користувача, перш ніж використовувати їх у коді JavaScript. Це допомагає запобігти XSS-атакам, гарантуючи, що ненадійні дані не виконуються як код.
• Кодування вихідних даних: Під час відображення даних, наданих користувачем, закодуйте їх належним чином, щоб браузер не інтерпретував їх як HTML або JavaScript. Це має вирішальне значення для запобігання XSS-атакам, коли зловмисний код впроваджується через елементи HTML або JavaScript.
• Використання безпечних фреймворків і бібліотек: Використовуйте авторитетні та добре підтримувані фреймворки та бібліотеки JavaScript, які мають вбудовані функції безпеки. Будьте в курсі вразливостей безпеки та оперативно застосовуйте виправлення безпеки.
• Політика безпеки контенту (CSP): Реалізуйте CSP, щоб контролювати ресурси, які браузеру дозволено завантажувати. CSP допомагає пом’якшити XSS-атаки, обмежуючи джерела, з яких браузер може завантажувати скрипти, стилі та інші ресурси.
• Цілісність підресурсів (SRI): Використовуйте SRI, щоб переконатися, що зовнішні файли JavaScript і CSS, завантажені вашими веб-сторінками, не були змінені. Це допомагає запобігти зловмисникам впроваджувати шкідливий код на ваш веб-сайт, змінюючи файли, розміщені в мережах доставки контенту (CDN) або на серверах третіх сторін.
• Підтримуйте оновлення програмного забезпечення: Регулярно оновлюйте свій веб-браузер, рушій JavaScript і будь-яке інше програмне забезпечення, яке ви використовуєте. Виправлення безпеки часто випускаються для усунення вразливостей у браузері та рушію JavaScript.
• Уникайте використання `eval()`: Функція `eval()` виконує рядок як код JavaScript. Це може бути надзвичайно небезпечним, оскільки дозволяє зловмисникам виконувати довільний код. Найкраще уникати використання `eval()` коли це можливо.
• Належним чином налаштуйте CORS: Якщо ваша програма використовує міждоменні запити, ретельно налаштуйте параметри CORS, щоб дозволити лише надійним джерелам отримувати доступ до ваших ресурсів. Небезпечні конфігурації CORS можуть призвести до різних вразливостей.
• Аудит безпеки та тестування на проникнення: Регулярно проводьте аудит безпеки та тестування на проникнення, щоб виявити та усунути потенційні вразливості у вашій програмі.
• Дотримуйтесь принципу найменших привілеїв: Розробляйте свій код JavaScript так, щоб він мав лише мінімальні необхідні привілеї. Це зменшує вплив порушення безпеки, якщо воно станеться.
• Навчайте розробників: Переконайтеся, що ваша команда розробників навчена найкращим практикам веб-безпеки та обізнана про поширені вразливості. Це гарантує, що команда активно застосовує належні заходи безпеки у всіх проектах кодування.

Приклади з реального світу та міжнародна актуальність

Принципи безпеки JavaScript і важливість sandbox та контексту виконання застосовуються в усьому світі. Однак варто згадати деякі практичні приклади їхньої актуальності в різних регіонах і галузях:

• Платформи електронної комерції: У галузі електронної комерції безпека має першорядне значення. Такі платформи, як Amazon, Alibaba та MercadoLibre, повинні захищати дані користувачів і запобігати шахрайству з платежами. Sandbox і пов’язані з ним практики безпеки є життєво важливими для запобігання XSS та іншим атакам, які можуть поставити під загрозу конфіденційну інформацію про клієнтів.
• Банківські та фінансові установи: У фінансовому секторі захист облікових записів користувачів і запобігання несанкціонованим транзакціям має вирішальне значення. Банки та фінансові установи в усьому світі покладаються на безпеку JavaScript для захисту своїх веб-додатків, включаючи надійну автентифікацію, перевірку вхідних даних і надійні протоколи безпеки. Приклади цього включають безпечне використання JavaScript у банківських програмах у таких країнах, як Сполучені Штати, Великобританія та Японія.
• Урядові веб-сайти: Урядові веб-сайти, які обробляють особисту інформацію та державні послуги, часто є цілями атак. Застосування найкращих практик безпеки є обов’язковим для веб-сайтів урядів з усього світу. Від веб-сайтів у Сполучених Штатах до Австралії, до країн Європи та Азії, обов’язково захищати конфіденційні дані користувачів, наприклад інформацію, що зберігається на порталах охорони здоров’я чи податкових порталах.
• Платформи соціальних мереж: Платформи соціальних мереж, такі як Facebook, Twitter та Instagram, обробляють величезні обсяги даних користувачів і схильні до XSS-атак. Захищаючи користувачів і дані, платформи соціальних мереж застосовують суворі заходи безпеки, такі як sandbox і перевірка вхідних даних, у коді для захисту своїх платформ і збереження довіри користувачів.

Ці приклади демонструють глобальну актуальність безпеки JavaScript. Ландшафт загроз виходить за межі будь-якої окремої країни. Усі веб-додатки повинні впроваджувати надійні методи безпеки, включаючи розуміння JavaScript sandbox і контексту виконання.

Висновок

JavaScript sandbox і контекст виконання є важливими стовпами безпеки веб-додатків. Sandbox забезпечує вирішальний рівень захисту, обмежуючи потенційний вплив зловмисного коду JavaScript, тоді як контекст виконання регулює спосіб інтерпретації та виконання коду JavaScript у цьому середовищі. Розуміючи ці концепції та поєднуючи їх із безпечними практиками кодування, розробники можуть створювати веб-додатки, які є більш стійкими до широкого спектру загроз безпеці. Оскільки веб-мережа продовжує розвиватися, для всіх веб-розробників у всьому світі важливо бути в курсі останніх загроз безпеці та найкращих практик.