JavaScript 同源限制

2023-03-20 15:46 更新

瀏覽器安全的基石是“同源政策”（same-origin policy）。很多開發(fā)者都知道這一點(diǎn)，但了解得不全面。

概述 

含義 

1995年，同源政策由 Netscape 公司引入瀏覽器。目前，所有瀏覽器都實(shí)行這個政策。

最初，它的含義是指，A 網(wǎng)頁設(shè)置的 Cookie，B 網(wǎng)頁不能打開，除非這兩個網(wǎng)頁“同源”。所謂“同源”指的是“三個相同”。

  • 協(xié)議相同
  • 域名相同
  • 端口相同（這點(diǎn)可以忽略，詳見下文）

舉例來說，http://www.example.com/dir/page.html這個網(wǎng)址，協(xié)議是http://，域名是www.example.com，端口是80（默認(rèn)端口可以省略），它的同源情況如下。

  • 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（協(xié)議不同）

注意，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定端口不同的網(wǎng)址不是同源（比如8000端口和8001端口不是同源），但是瀏覽器沒有遵守這條規(guī)定。實(shí)際上，同一個網(wǎng)域的不同端口，是可以互相讀取 Cookie 的。

目的 

同源政策的目的，是為了保證用戶信息的安全，防止惡意的網(wǎng)站竊取數(shù)據(jù)。

設(shè)想這樣一種情況：A 網(wǎng)站是一家銀行，用戶登錄以后，A 網(wǎng)站在用戶的機(jī)器上設(shè)置了一個 Cookie，包含了一些隱私信息。用戶離開 A 網(wǎng)站以后，又去訪問 B 網(wǎng)站，如果沒有同源限制，B 網(wǎng)站可以讀取 A 網(wǎng)站的 Cookie，那么隱私就泄漏了。更可怕的是，Cookie 往往用來保存用戶的登錄狀態(tài)，如果用戶沒有退出登錄，其他網(wǎng)站就可以冒充用戶，為所欲為。因?yàn)闉g覽器同時還規(guī)定，提交表單不受同源政策的限制。

由此可見，同源政策是必需的，否則 Cookie 可以共享，互聯(lián)網(wǎng)就毫無安全可言了。

限制范圍 

隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，同源政策越來越嚴(yán)格。目前，如果非同源，共有三種行為受到限制。

（1） 無法讀取非同源網(wǎng)頁的 Cookie、LocalStorage 和 IndexedDB。

（2） 無法接觸非同源網(wǎng)頁的 DOM。

（3） 無法向非同源地址發(fā)送 AJAX 請求（可以發(fā)送，但瀏覽器會拒絕接受響應(yīng)）。

另外，通過 JavaScript 腳本可以拿到其他窗口的window對象。如果是非同源的網(wǎng)頁，目前允許一個窗口可以接觸其他網(wǎng)頁的window對象的九個屬性和四個方法。

  • 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()

上面的九個屬性之中，只有window.location是可讀寫的，其他八個全部都是只讀。而且，即使是location對象，非同源的情況下，也只允許調(diào)用location.replace()方法和寫入location.href屬性。

雖然這些限制是必要的，但是有時很不方便，合理的用途也受到影響。下面介紹如何規(guī)避上面的限制。

Cookie 是服務(wù)器寫入瀏覽器的一小段信息，只有同源的網(wǎng)頁才能共享。如果兩個網(wǎng)頁一級域名相同，只是次級域名不同，瀏覽器允許通過設(shè)置document.domain共享 Cookie。

舉例來說，A 網(wǎng)頁的網(wǎng)址是http://w1.example.com/a.html，B 網(wǎng)頁的網(wǎng)址是http://w2.example.com/b.html，那么只要設(shè)置相同的document.domain，兩個網(wǎng)頁就可以共享 Cookie。因?yàn)闉g覽器通過document.domain屬性來檢查是否同源。

// 兩個網(wǎng)頁都需要設(shè)置
document.domain = 'example.com';

注意，A 和 B 兩個網(wǎng)頁都需要設(shè)置document.domain屬性，才能達(dá)到同源的目的。因?yàn)樵O(shè)置document.domain的同時，會把端口重置為null，因此如果只設(shè)置一個網(wǎng)頁的document.domain，會導(dǎo)致兩個網(wǎng)址的端口不同，還是達(dá)不到同源的目的。

現(xiàn)在，A 網(wǎng)頁通過腳本設(shè)置一個 Cookie。

document.cookie = "test1=hello";

B 網(wǎng)頁就可以讀到這個 Cookie。

var allCookie = document.cookie;

注意，這種方法只適用于 Cookie 和 iframe 窗口，LocalStorage 和 IndexedDB 無法通過這種方法，規(guī)避同源政策，而要使用下文介紹 PostMessage API。

另外，服務(wù)器也可以在設(shè)置 Cookie 的時候，指定 Cookie 的所屬域名為一級域名，比如example.com。

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

這樣的話，二級域名和三級域名不用做任何設(shè)置，都可以讀取這個 Cookie。

iframe 和多窗口通信 

iframe元素可以在當(dāng)前網(wǎng)頁之中，嵌入其他網(wǎng)頁。每個iframe元素形成自己的窗口，即有自己的window對象。iframe窗口之中的腳本，可以獲得父窗口和子窗口。但是，只有在同源的情況下，父窗口和子窗口才能通信；如果跨域，就無法拿到對方的 DOM。

比如，父窗口運(yùn)行下面的命令，如果iframe窗口不是同源，就會報錯。

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

上面命令中，父窗口想獲取子窗口的 DOM，因?yàn)榭缬驅(qū)е聢箦e。

反之亦然，子窗口獲取主窗口的 DOM 也會報錯。

window.parent.document.body
// 報錯

這種情況不僅適用于iframe窗口，還適用于window.open方法打開的窗口，只要跨域，父窗口與子窗口之間就無法通信。

如果兩個窗口一級域名相同，只是二級域名不同，那么設(shè)置上一節(jié)介紹的document.domain屬性，就可以規(guī)避同源政策，拿到 DOM。

對于完全不同源的網(wǎng)站，目前有兩種方法，可以解決跨域窗口的通信問題。

  • 片段識別符（fragment identifier）
  • 跨文檔通信API（Cross-document messaging）

片段識別符 

片段標(biāo)識符（fragment identifier）指的是，URL 的#號后面的部分，比如http://example.com/x.html#fragment的#fragment。如果只是改變片段標(biāo)識符，頁面不會重新刷新。

父窗口可以把信息，寫入子窗口的片段標(biāo)識符。

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

上面代碼中，父窗口把所要傳遞的信息，寫入 iframe 窗口的片段標(biāo)識符。

子窗口通過監(jiān)聽hashchange事件得到通知。

window.onhashchange = checkMessage;

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

同樣的，子窗口也可以改變父窗口的片段標(biāo)識符。

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

window.postMessage() 

上面的這種方法屬于破解，HTML5 為了解決這個問題，引入了一個全新的API：跨文檔通信 API（Cross-document messaging）。

這個 API 為window對象新增了一個window.postMessage方法，允許跨窗口通信，不論這兩個窗口是否同源。舉例來說，父窗口aaa.com向子窗口bbb.com發(fā)消息，調(diào)用postMessage方法就可以了。

// 父窗口打開一個子窗口
var popup = window.open('http://bbb.com', 'title');
// 父窗口向子窗口發(fā)消息
popup.postMessage('Hello World!', 'http://bbb.com');

postMessage方法的第一個參數(shù)是具體的信息內(nèi)容，第二個參數(shù)是接收消息的窗口的源（origin），即“協(xié)議 + 域名 + 端口”。也可以設(shè)為*，表示不限制域名，向所有窗口發(fā)送。

子窗口向父窗口發(fā)送消息的寫法類似。

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

父窗口和子窗口都可以通過message事件，監(jiān)聽對方的消息。

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

message事件的參數(shù)是事件對象event，提供以下三個屬性。

  • event.source：發(fā)送消息的窗口
  • event.origin: 消息發(fā)向的網(wǎng)址
  • event.data: 消息內(nèi)容

下面的例子是，子窗口通過event.source屬性引用父窗口，然后發(fā)送消息。

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

上面代碼有幾個地方需要注意。首先，receiveMessage函數(shù)里面沒有過濾信息的來源，任意網(wǎng)址發(fā)來的信息都會被處理。其次，postMessage方法中指定的目標(biāo)窗口的網(wǎng)址是一個星號，表示該信息可以向任意網(wǎng)址發(fā)送。通常來說，這兩種做法是不推薦的，因?yàn)椴粔虬踩?，可能會被惡意利用?/p>

event.origin屬性可以過濾不是發(fā)給本窗口的消息。

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 

通過window.postMessage，讀寫其他窗口的 LocalStorage 也成為了可能。

下面是一個例子，主窗口寫入 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));
};

上面代碼中，子窗口將父窗口發(fā)來的消息，寫入自己的 LocalStorage。

父窗口發(fā)送消息的代碼如下。

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

加強(qiáng)版的子窗口接收消息的代碼如下。

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;
  }
};

加強(qiáng)版的父窗口發(fā)送消息代碼如下。

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

同源政策規(guī)定，AJAX 請求只能發(fā)給同源的網(wǎng)址，否則就報錯。

除了架設(shè)服務(wù)器代理（瀏覽器請求同源服務(wù)器，再由后者請求外部服務(wù)），有三種方法規(guī)避這個限制。

  • JSONP
  • WebSocket
  • CORS

JSONP 

JSONP 是服務(wù)器與客戶端跨源通信的常用方法。最大特點(diǎn)就是簡單易用，沒有兼容性問題，老式瀏覽器全部支持，服務(wù)端改造非常小。

它的做法如下。

第一步，網(wǎng)頁添加一個<script>元素，向服務(wù)器請求一個腳本，這不受同源政策限制，可以跨域請求。

<script src="http://api.foo.com?callback=bar" rel="external nofollow" ></script>

注意，請求的腳本網(wǎng)址有一個callback參數(shù)（?callback=bar），用來告訴服務(wù)器，客戶端的回調(diào)函數(shù)名稱（bar）。

第二步，服務(wù)器收到請求后，拼接一個字符串，將 JSON 數(shù)據(jù)放在函數(shù)名里面，作為字符串返回（bar({...})）。

第三步，客戶端會將服務(wù)器返回的字符串，作為代碼解析，因?yàn)闉g覽器認(rèn)為，這是<script>標(biāo)簽請求的腳本內(nèi)容。這時，客戶端只要定義了bar()函數(shù)，就能在該函數(shù)體內(nèi)，拿到服務(wù)器返回的 JSON 數(shù)據(jù)。

下面看一個實(shí)例。首先，網(wǎng)頁動態(tài)插入<script>元素，由它向跨域網(wǎng)址發(fā)出請求。

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);
};

上面代碼通過動態(tài)添加<script>元素，向服務(wù)器example.com發(fā)出請求。注意，該請求的查詢字符串有一個callback參數(shù)，用來指定回調(diào)函數(shù)的名字，這對于 JSONP 是必需的。

服務(wù)器收到這個請求以后，會將數(shù)據(jù)放在回調(diào)函數(shù)的參數(shù)位置返回。

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

由于<script>元素請求的腳本，直接作為代碼運(yùn)行。這時，只要瀏覽器定義了foo函數(shù)，該函數(shù)就會立即調(diào)用。作為參數(shù)的 JSON 數(shù)據(jù)被視為 JavaScript 對象，而不是字符串，因此避免了使用JSON.parse的步驟。

WebSocket 

WebSocket 是一種通信協(xié)議，使用ws://（非加密）和wss://（加密）作為協(xié)議前綴。該協(xié)議不實(shí)行同源政策，只要服務(wù)器支持，就可以通過它進(jìn)行跨源通信。

下面是一個例子，瀏覽器發(fā)出的 WebSocket 請求的頭信息（摘自維基百科）。

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

上面代碼中，有一個字段是Origin，表示該請求的請求源（origin），即發(fā)自哪個域名。

正是因?yàn)橛辛?code>Origin這個字段，所以 WebSocket 才沒有實(shí)行同源政策。因?yàn)榉?wù)器可以根據(jù)這個字段，判斷是否許可本次通信。如果該域名在白名單內(nèi)，服務(wù)器就會做出如下回應(yīng)。

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

CORS 

CORS 是跨源資源分享（Cross-Origin Resource Sharing）的縮寫。它是 W3C 標(biāo)準(zhǔn)，屬于跨源 AJAX 請求的根本解決方法。相比 JSONP 只能發(fā)GET請求，CORS 允許任何類型的請求。

下一章將詳細(xì)介紹，如何通過 CORS 完成跨源 AJAX 請求。

參考鏈接 


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