动手写 js 沙箱

摘要：本文由云社区发表作者市面上现在流行两种沙箱模式一种是使用还有一种是直接在页面上使用进行执行。接下来我们来一步一步分析如果做到在前端的沙箱文末看俺有没有心情放一个彩蛋吧。等价于所以第一步改写上面的将里面变量的获取途径控制在自己的手里。

本文由云+社区发表
作者：ivweb villainthr

市面上现在流行两种沙箱模式,一种是使用iframe,还有一种是直接在页面上使用new Function + eval进行执行。 殊途同归,主要还是防止一些Hacker们 吃饱了没事干,收别人钱来 Hack 你的网站。 一般情况, 我们的代码量有60%业务+40%安全. 剩下的就看天意了。接下来,我们来一步一步分析,如果做到在前端的沙箱.文末 看俺有没有心情放一个彩蛋吧。

这种方式说起来并不是什么特别好的点子,因为需要花费比较多的精力在安全性上.

最简单的方式,就是使用eval进行代码的执行 eval("console.log("a simple script");");

但,如果你是直接这么使用的话, congraduations... do die... 因为,eval 的特性是如果当前域里面没有,则会向上遍历.一直到最顶层的global scope 比如window.以及,他还可以访问closure内的变量.看demo:

function Auth(username)
{
  var password = "trustno1";
  this.eval = function(name) { return eval(name) } // 相当于直接this.name
}

auth = new Auth("Mulder")
console.log(auth.eval("username")); // will print "Mulder"
console.log(auth.eval("password")); // will print "trustno1"

那有没有什么办法可以解决eval这个特性呢？ 答: 没有. 除非你不用 ok,那我就不用. 我们这里就可以使用new Function(..args,bodyStr) 来代替eval。

new Function就是用来,放回一个function obj的. 用法参考:new Function. 所以,上面的代码,放在new Function中,可以写为: new Function("console.log("a simple script");")();

这样做在安全性上和eval没有多大的差别,不过,他不能访问closure的变量,即通过this来调用,而且他的性能比eval要好很多. 那有没有办法解决global var的办法呢？ 有啊... 只是有点复杂先用with,在用Proxy

with这个特性,也算是一个比较鸡肋的,他和eval并列为js两大SB特性. 不说无用, bug还多,安全性就没谁了... 但是, with的套路总是有人喜欢的.在这里,我们就需要使用到他的特性.因为,在with的scope里面,所有的变量都会先从with定义的Obj上查找一遍。

 var a = {
    c:1
}
var c =2;
with(a){
    console.log(c); //等价于c.a
}

所以,第一步改写上面的new Function(),将里面变量的获取途径控制在自己的手里。

 function compileCode (src) {  
  src = "with (sandbox) {" + src + "}"
  return new Function("sandbox", src)
}

这样,所有的内容多会从sandbox这个str上面获取,但是找不到的var则又会向上进行搜索. 为了解决这个问题,则需要使用: proxy

es6 提供的Proxy特性,说起来也是蛮牛逼的. 可以将获取对象上的所有方式改写.具体用法可以参考: 超好用的proxy. 这里,我们只要将has给换掉即可. 有的就好,没有的就返回undefined

function compileCode (src) {
  src = "with (sandbox) {" + src + "}"
  const code = new Function("sandbox", src)

  return function (sandbox) {
    const sandboxProxy = new Proxy(sandbox, {has})
    return code(sandboxProxy)
  }
}

// 相当于检查 获取的变量是否在里面 like: "in"
function has (target, key) {
  return true
}

compileCode("log(name)")(console);

这样的话,就能完美的解决掉 向上查找变量的烦恼了。 另外一些，大神,发现在新的ECMA里面,有些方法是不会被with scope 影响的. 这里,主要是通过Symbol.unscopables 这个特性来检测的.比如:

 Object.keys(Array.prototype[Symbol.unscopables]); 
// ["copyWithin", "entries", "fill", "find", "findIndex", 
//  "includes", "keys", "values"]

不过,经过本人测试发现也只有Array.prototype上面带有这个属性... 尴尬... 所以,一般而言,我们可以加上 Symbol.unscopables, 也可以不加。

 // 还是加一下吧
function compileCode (src) {  
  src = "with (sandbox) {" + src + "}"
  const code = new Function("sandbox", src)

  return function (sandbox) {
    const sandboxProxy = new Proxy(sandbox, {has, get})
    return code(sandboxProxy)
  }
}

function has (target, key) {  
  return true
}

function get (target, key) {  
// 这样,访问Array里面的 like, includes之类的方法,就可以保证安全... 算了,就当我没说,真的没啥用...
  if (key === Symbol.unscopables) return undefined
  return target[key]
}

现在,基本上就可以宣告你的代码是99.999% 的5位安全数.(反正不是100%就行)

如果上代码,每次编译一次code时,都会实例一次Proxy, 这样做会比较损性能. 所以,我们这里,可以使用closure来进行缓存。 上面生成proxy代码,改写为:

 function compileCode(src) {
    src = "with (sandbox) {" + src + "}"
    const code = new Function("sandbox", src)

    function has(target, key) {
        return true
    }

    function get(target, key) {
        if (key === Symbol.unscopables) return undefined
        return target[key]
    }

    return (function() {
        var _sandbox, sandboxProxy;
        return function(sandbox) {
            if (sandbox !== _sandbox) {
                _sandbox = sandbox;
                sandboxProxy = new Proxy(sandbox, { has, get })
            }
            return code(sandboxProxy)
        }
    })()
}

不过上面,这样的缓存机制有个弊端,就是不能存储多个proxy. 不过,你可以使用Array来解决,或者更好的使用Map. 这里,我们两个都不用,用WeakMap来解决这个problem. WeakMap 主要的问题在于,他可以完美的实现,内部变量和外部的内容的统一. WeakMap最大的特点在于,他存储的值是不会被垃圾回收机制关注的. 说白了, WeakMap引用变量的次数是不会算在引用垃圾回收机制里, 而且, 如果WeakMap存储的值在外部被垃圾回收装置回收了,WeakMap里面的值,也会被删除--同步效果.所以,毫无意外, WeakMap是我们最好的一个tricky. 则,代码可以写为:

const sandboxProxies = new WeakMap()
function compileCode(src) {
    src = "with (sandbox) {" + src + "}"
    const code = new Function("sandbox", src)

    function has(target, key) {
        return true
    }

    function get(target, key) {
        if (key === Symbol.unscopables) return undefined
        return target[key]
    }
    return function(sandbox) {
        if (!sandboxProxies.has(sandbox)) {
            const sandboxProxy = new Proxy(sandbox, { has, get })
            sandboxProxies.set(sandbox, sandboxProxy)
        }
        return code(sandboxProxies.get(sandbox))
    }
}

差不多了, 如果不嫌写的丑,可以直接拿去用.(如果出事,纯属巧合,本人概不负责).

接着,我们来看一下,如果使用iframe,来实现代码的编译. 这里,Jsfiddle就是使用这种办法.

最简单的方式就是,使用sandbox属性. 该属性可以说是真正的沙盒... 把sandbox加载iframe里面,那么,你这个iframe基本上就是个标签而已... 而且支持性也挺棒的,比如IE10.

这样已添加,那么下面的事,你都不可以做了:

1. script脚本不能执行
2. 不能发送ajax请求
3. 不能使用本地存储，即localStorage,cookie等
4. 不能创建新的弹窗和window, 比如window.open or target="_blank"
5. 不能发送表单
6. 不能加载额外插件比如flash等
7. 不能执行自动播放的tricky. 比如: autofocused, autoplay

看到这里，我也是醉了。 好好的一个iframe，你这样是不是有点过分了。 不过，你可以放宽一点权限。在sandbox里面进行一些简单设置

常用的配置项有:

可以通过在sandbox里，添加允许进行的权限.

这样，就可以保证js脚本的执行，但是禁止iframe里的javascript执行top.location = self.location。 更多详细的内容,请参考: please call me HR.

接下来,我们来具体讲解,如果使用iframe来code evaluation. 里面的原理,还是用到了eval.

上面说到,我们需要使用eval进行方法的执行,所以,需要在iframe上面添加上, allow-scripts的属性.(当然,你也可以使用new Function, 这个随你...) 这里的框架是使用postMessage+eval. 一个用来通信,一个用来执行. 先看代码:

这里顺便插播一下关于postMessage的相关知识点.

postMessage主要做的事情有三个:

1.页面和其打开的新窗口的数据传递

2.多窗口之间消息传递

3.页面与嵌套的iframe消息传递

具体的格式为: otherWindow.postMessage(message, targetOrigin, [transfer]);

message是传递的信息,targetOrigin指定的窗口内容,transfer取值为Boolean 表示是否可以用来对obj进行序列化,相当于JSON.stringify, 不过一般情况下传obj时,会自己先使用JSON进行seq一遍. 具体说一下targetOrigin. targetOrigin的写入格式一般为URI,即, protocol+host. 另外,也可以写为*. 用来表示 传到任意的标签页中. 另外,就是接受端的参数.接受传递的信息,一般是使用window监听message事件.

window.addEventListener("message", receiveMessage, false);

function receiveMessage(event)
{
  var origin = event.origin || event.originalEvent.origin; // For Chrome, the origin property is in the event.originalEvent object.
  if (origin !== "http://example.org:8080")
    return;

  // ...
}

event里面,会带上3个参数:

data: 传递过来的数据. e.data

origin: 发送信息的URL, 比如: https://example.org

source: 发送信息的源页面的window对象. 我们实际上只能从上面获取信息.

该API常常用在window和iframe的信息交流当中. 现在,我们回到上面的内容.

iframe里面,已经做好文档的监听,然后,我们现在需要进行内容的发送.直接在index.html写入:

// html部分

eval() in a sandboxed frame.
// 设置基本的安全特性


// js部分
function evaluate() {
  var frame = document.getElementById("sandboxed");
  var code = document.getElementById("code").value;
  frame.contentWindow.postMessage(code, "/"); // 只想同源的标签页发送
}

document.getElementById("safe").addEventListener("click", evaluate);

// 同时设置接受部分
window.addEventListener("message",
    function (e) {
      var frame = document.getElementById("sandboxed");
      // 进行信息来源的验证
      if (e.origin === "null" && e.source === frame.contentWindow)
        alert("Result: " + e.data);
    });

实际demo可以参考:H5 ROCK

常用的两种沙箱模式这里差不多讲解完了. 开头说了文末有个彩蛋,这个彩蛋就是使用nodeJS来做一下沙箱. 比如像 牛客网的代码验证,就是放在后端去做代码的沙箱验证.

使用nodeJS的沙箱很简单,就是使用nodeJS提供的VM Module即可. 直接看代码吧:

 const vm = require("vm");
const sandbox = { a: 1, b: 1 };
const script= new vm.Script("a + b");
const context = new vm.createContext(sandbox);
script.runInContext(context);

在vm构建出来的sandbox里面,没有任何可以访问的全局变量.除了基本的syntax.

原文链接：http://www.ivweb.io/topic/58d...

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