同源限制
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(这点可以忽略,详见下文)
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)
注意,标准规定端口不同的网址不是同源(比如8000端口和8001端口不是同源),但是浏览器没有遵守这条规定。实际上,同一个网域的不同端口,是可以互相读取 Cookie 的。
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。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,那么隐私就泄漏了。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
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。
1 | // 两个网页都需要设置 |
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。
1 | document.cookie = "test1=hello"; |
B 网页就可以读到这个 Cookie。
1 | 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
。
1 | 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。
1 | document |
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。
1 | window.parent.document.body |
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
的#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。
1 | var src = originURL + '#' + data; |
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。
1 | window.onhashchange = checkMessage; |
同样的,子窗口也可以改变父窗口的片段标识符。
1 | 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。
1 | // 父窗口打开一个子窗口 |
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。
1 | // 子窗口向父窗口发消息 |
父窗口和子窗口都可以通过message
事件,监听对方的消息。
1 | // 父窗口和子窗口都可以用下面的代码, |
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。
1 | window.addEventListener('message', receiveMessage); |
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。
1 | window.addEventListener('message', receiveMessage); |
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
。
1 | window.onmessage = function(e) { |
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。
1 | var win = document.getElementsByTagName('iframe')[0].contentWindow; |
加强版的子窗口接收消息的代码如下。
1 | window.onmessage = function(e) { |
加强版的父窗口发送消息代码如下。
1 | var win = document.getElementsByTagName('iframe')[0].contentWindow; |
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。最大特点就是简单易用,没有兼容性问题,老式浏览器全部支持,服务端改造非常小。
它的做法如下。
第一步,网页添加一个<script>
元素,向服务器请求一个脚本,这不受同源政策限制,可以跨域请求。
1 | <script src="http://api.foo.com?callback=bar"></script> |
注意,请求的脚本网址有一个callback
参数(?callback=bar
),用来告诉服务器,客户端的回调函数名称(bar
)。
第二步,服务器收到请求后,拼接一个字符串,将 JSON 数据放在函数名里面,作为字符串返回(bar({...})
)。
第三步,客户端会将服务器返回的字符串,作为代码解析,因为浏览器认为,这是<script>
标签请求的脚本内容。这时,客户端只要定义了bar()
函数,就能在该函数体内,拿到服务器返回的 JSON 数据。
下面看一个实例。首先,网页动态插入<script>
元素,由它向跨域网址发出请求。
1 | function addScriptTag(src) { |
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。
1 | foo({ |
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)。
1 | GET /chat |
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。
1 | 101 Switching Protocols |
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
- Mozilla Developer Network, Window.postMessage
- Jakub Jankiewicz, Cross-Domain LocalStorage
- David Baron, setTimeout with a shorter delay: 利用 window.postMessage 可以实现0毫秒触发回调函数
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