同源限制

网道(WangDoc.com),互联网文档计划

浏览器安全的基石是“同源政策”(same-origin policy)。很多开发者都知道这一点,但了解得不全面。

概述 #

含义 #

1995年,同源政策由 Netscape 公司引入浏览器。目前,所有浏览器都实行这个政策。

最初,它的含义是指,A 网页设置的 Cookie,B 网页不能打开,除非这两个网页“同源”。所谓“同源”指的是”三个相同“。

  • 协议相同
  • 域名相同
  • 端口相同

举例来说,http://www.example.com/dir/page.html这个网址,协议是http://,域名是www.example.com,端口是80(默认端口可以省略),它的同源情况如下。

  • http://www.example.com/dir2/other.html:同源
  • http://example.com/dir/other.html:不同源(域名不同)
  • http://v2.www.example.com/dir/other.html:不同源(域名不同)
  • http://www.example.com:81/dir/other.html:不同源(端口不同)
  • https://www.example.com/dir/page.html:不同源(协议不同)

目的 #

同源政策的目的,是为了保证用户信息的安全,防止恶意的网站窃取数据。

设想这样一种情况:A 网站是一家银行,用户登录以后,A 网站在用户的机器上设置了一个 Cookie,包含了一些隐私信息(比如存款总额)。用户离开 A 网站以后,又去访问 B 网站,如果没有同源限制,B 网站可以读取 A 网站的 Cookie,那么隐私信息就会泄漏。更可怕的是,Cookie 往往用来保存用户的登录状态,如果用户没有退出登录,其他网站就可以冒充用户,为所欲为。因为浏览器同时还规定,提交表单不受同源政策的限制。

由此可见,同源政策是必需的,否则 Cookie 可以共享,互联网就毫无安全可言了。

限制范围 #

随着互联网的发展,同源政策越来越严格。目前,如果非同源,共有三种行为受到限制。

(1) 无法读取非同源网页的 Cookie、LocalStorage 和 IndexedDB。

(2) 无法接触非同源网页的 DOM。

(3) 无法向非同源地址发送 AJAX 请求(可以发送,但浏览器会拒绝接受响应)。

另外,通过 JavaScript 脚本可以拿到其他窗口的window对象。如果是非同源的网页,目前允许一个窗口可以接触其他网页的window对象的九个属性和四个方法。

  • window.closed
  • window.frames
  • window.length
  • window.location
  • window.opener
  • window.parent
  • window.self
  • window.top
  • window.window
  • window.blur()
  • window.close()
  • window.focus()
  • window.postMessage()

上面的九个属性之中,只有window.location是可读写的,其他八个全部都是只读。而且,即使是location对象,非同源的情况下,也只允许调用location.replace方法和写入location.href属性。

虽然这些限制是必要的,但是有时很不方便,合理的用途也受到影响。下面介绍如何规避上面的限制。

Cookie 是服务器写入浏览器的一小段信息,只有同源的网页才能共享。如果两个网页一级域名相同,只是次级域名不同,浏览器允许通过设置document.domain共享 Cookie。

举例来说,A 网页的网址是http://w1.example.com/a.html,B 网页的网址是http://w2.example.com/b.html,那么只要设置相同的document.domain,两个网页就可以共享 Cookie。因为浏览器通过document.domain属性来检查是否同源。

// 两个网页都需要设置
document.domain = 'example.com';

注意,A 和 B 两个网页都需要设置document.domain属性,才能达到同源的目的。因为设置document.domain的同时,会把端口重置为null,因此如果只设置一个网页的document.domain,会导致两个网址的端口不同,还是达不到同源的目的。

现在,A 网页通过脚本设置一个 Cookie。

document.cookie = "test1=hello";

B 网页就可以读到这个 Cookie。

var allCookie = document.cookie;

注意,这种方法只适用于 Cookie 和 iframe 窗口,LocalStorage 和 IndexedDB 无法通过这种方法,规避同源政策,而要使用下文介绍 PostMessage API。

另外,服务器也可以在设置 Cookie 的时候,指定 Cookie 的所属域名为一级域名,比如.example.com

Set-Cookie: key=value; domain=.example.com; path=/

这样的话,二级域名和三级域名不用做任何设置,都可以读取这个 Cookie。

iframe 和多窗口通信 #

iframe元素可以在当前网页之中,嵌入其他网页。每个iframe元素形成自己的窗口,即有自己的window对象。iframe窗口之中的脚本,可以获得父窗口和子窗口。但是,只有在同源的情况下,父窗口和子窗口才能通信;如果跨域,就无法拿到对方的 DOM。

比如,父窗口运行下面的命令,如果iframe窗口不是同源,就会报错。

document
.getElementById("myIFrame")
.contentWindow
.document
// Uncaught DOMException: Blocked a frame from accessing a cross-origin frame.

上面命令中,父窗口想获取子窗口的 DOM,因为跨域导致报错。

反之亦然,子窗口获取主窗口的 DOM 也会报错。

window.parent.document.body
// 报错

这种情况不仅适用于iframe窗口,还适用于window.open方法打开的窗口,只要跨域,父窗口与子窗口之间就无法通信。

如果两个窗口一级域名相同,只是二级域名不同,那么设置上一节介绍的document.domain属性,就可以规避同源政策,拿到 DOM。

对于完全不同源的网站,目前有两种方法,可以解决跨域窗口的通信问题。

  • 片段识别符(fragment identifier)
  • 跨文档通信API(Cross-document messaging)

片段识别符 #

片段标识符(fragment identifier)指的是,URL 的#号后面的部分,比如http://example.com/x.html#fragment#fragment。如果只是改变片段标识符,页面不会重新刷新。

父窗口可以把信息,写入子窗口的片段标识符。

var src = originURL + '#' + data;
document.getElementById('myIFrame').src = src;

上面代码中,父窗口把所要传递的信息,写入 iframe 窗口的片段标识符。

子窗口通过监听hashchange事件得到通知。

window.onhashchange = checkMessage;

function checkMessage() {
  var message = window.location.hash;
  // ...
}

同样的,子窗口也可以改变父窗口的片段标识符。

parent.location.href = target + '#' + hash;

window.postMessage() #

上面的这种方法属于破解,HTML5 为了解决这个问题,引入了一个全新的API:跨文档通信 API(Cross-document messaging)。

这个 API 为window对象新增了一个window.postMessage方法,允许跨窗口通信,不论这两个窗口是否同源。举例来说,父窗口aaa.com向子窗口bbb.com发消息,调用postMessage方法就可以了。

// 父窗口打开一个子窗口
var popup = window.open('http://bbb.com', 'title');
// 父窗口向子窗口发消息
popup.postMessage('Hello World!', 'http://bbb.com');

postMessage方法的第一个参数是具体的信息内容,第二个参数是接收消息的窗口的源(origin),即“协议 + 域名 + 端口”。也可以设为*,表示不限制域名,向所有窗口发送。

子窗口向父窗口发送消息的写法类似。

// 子窗口向父窗口发消息
window.opener.postMessage('Nice to see you', 'http://aaa.com');

父窗口和子窗口都可以通过message事件,监听对方的消息。

// 父窗口和子窗口都可以用下面的代码,
// 监听 message 消息
window.addEventListener('message', function (e) {
  console.log(e.data);
},false);

message事件的参数是事件对象event,提供以下三个属性。

  • event.source:发送消息的窗口
  • event.origin: 消息发向的网址
  • event.data: 消息内容

下面的例子是,子窗口通过event.source属性引用父窗口,然后发送消息。

window.addEventListener('message', receiveMessage);
function receiveMessage(event) {
  event.source.postMessage('Nice to see you!', '*');
}

上面代码有几个地方需要注意。首先,receiveMessage函数里面没有过滤信息的来源,任意网址发来的信息都会被处理。其次,postMessage方法中指定的目标窗口的网址是一个星号,表示该信息可以向任意网址发送。通常来说,这两种做法是不推荐的,因为不够安全,可能会被恶意利用。

event.origin属性可以过滤不是发给本窗口的消息。

window.addEventListener('message', receiveMessage);
function receiveMessage(event) {
  if (event.origin !== 'http://aaa.com') return;
  if (event.data === 'Hello World') {
    event.source.postMessage('Hello', event.origin);
  } else {
    console.log(event.data);
  }
}

LocalStorage #

通过window.postMessage,读写其他窗口的 LocalStorage 也成为了可能。

下面是一个例子,主窗口写入 iframe 子窗口的localStorage

window.onmessage = function(e) {
  if (e.origin !== 'http://bbb.com') {
    return;
  }
  var payload = JSON.parse(e.data);
  localStorage.setItem(payload.key, JSON.stringify(payload.data));
};

上面代码中,子窗口将父窗口发来的消息,写入自己的 LocalStorage。

父窗口发送消息的代码如下。

var win = document.getElementsByTagName('iframe')[0].contentWindow;
var obj = { name: 'Jack' };
win.postMessage(
  JSON.stringify({key: 'storage', data: obj}),
  'http://bbb.com'
);

加强版的子窗口接收消息的代码如下。

window.onmessage = function(e) {
  if (e.origin !== 'http://bbb.com') return;
  var payload = JSON.parse(e.data);
  switch (payload.method) {
    case 'set':
      localStorage.setItem(payload.key, JSON.stringify(payload.data));
      break;
    case 'get':
      var parent = window.parent;
      var data = localStorage.getItem(payload.key);
      parent.postMessage(data, 'http://aaa.com');
      break;
    case 'remove':
      localStorage.removeItem(payload.key);
      break;
  }
};

加强版的父窗口发送消息代码如下。

var win = document.getElementsByTagName('iframe')[0].contentWindow;
var obj = { name: 'Jack' };
// 存入对象
win.postMessage(
  JSON.stringify({key: 'storage', method: 'set', data: obj}),
  'http://bbb.com'
);
// 读取对象
win.postMessage(
  JSON.stringify({key: 'storage', method: "get"}),
  "*"
);
window.onmessage = function(e) {
  if (e.origin != 'http://aaa.com') return;
  console.log(JSON.parse(e.data).name);
};

AJAX #

同源政策规定,AJAX 请求只能发给同源的网址,否则就报错。

除了架设服务器代理(浏览器请求同源服务器,再由后者请求外部服务),有三种方法规避这个限制。

  • JSONP
  • WebSocket
  • CORS

JSONP #

JSONP 是服务器与客户端跨源通信的常用方法。最大特点就是简单适用,老式浏览器全部支持,服务端改造非常小。

它的基本思想是,网页通过添加一个<script>元素,向服务器请求 JSON 数据,这种做法不受同源政策限制;服务器收到请求后,将数据放在一个指定名字的回调函数里传回来。

首先,网页动态插入<script>元素,由它向跨源网址发出请求。

function addScriptTag(src) {
  var script = document.createElement('script');
  script.setAttribute("type","text/javascript");
  script.src = src;
  document.body.appendChild(script);
}

window.onload = function () {
  addScriptTag('http://example.com/ip?callback=foo');
}

function foo(data) {
  console.log('Your public IP address is: ' + data.ip);
};

上面代码通过动态添加<script>元素,向服务器example.com发出请求。注意,该请求的查询字符串有一个callback参数,用来指定回调函数的名字,这对于 JSONP 是必需的。

服务器收到这个请求以后,会将数据放在回调函数的参数位置返回。

foo({
  "ip": "8.8.8.8"
});

由于<script>元素请求的脚本,直接作为代码运行。这时,只要浏览器定义了foo函数,该函数就会立即调用。作为参数的 JSON 数据被视为 JavaScript 对象,而不是字符串,因此避免了使用JSON.parse的步骤。

WebSocket #

WebSocket 是一种通信协议,使用ws://(非加密)和wss://(加密)作为协议前缀。该协议不实行同源政策,只要服务器支持,就可以通过它进行跨源通信。

下面是一个例子,浏览器发出的 WebSocket 请求的头信息(摘自维基百科)。

GET /chat HTTP/1.1
Host: server.example.com
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Key: x3JJHMbDL1EzLkh9GBhXDw==
Sec-WebSocket-Protocol: chat, superchat
Sec-WebSocket-Version: 13
Origin: http://example.com

上面代码中,有一个字段是Origin,表示该请求的请求源(origin),即发自哪个域名。

正是因为有了Origin这个字段,所以 WebSocket 才没有实行同源政策。因为服务器可以根据这个字段,判断是否许可本次通信。如果该域名在白名单内,服务器就会做出如下回应。

HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: HSmrc0sMlYUkAGmm5OPpG2HaGWk=
Sec-WebSocket-Protocol: chat

CORS #

CORS 是跨源资源分享(Cross-Origin Resource Sharing)的缩写。它是 W3C 标准,属于跨源 AJAX 请求的根本解决方法。相比 JSONP 只能发GET请求,CORS 允许任何类型的请求。

下一章将详细介绍,如何通过 CORS 完成跨源 AJAX 请求。

参考链接 #