WebWorker 封装 JavaScript 沙箱详情
1、场景
在前文 quickjs 封装 JavaScript 沙箱详情 已经基于 quickjs
实现了一个沙箱,这里再基于 web worker 实现备用方案。如果你不知道 web worker
是什么或者从未了解过,可以查看 Web Workers API
。简而言之,它是一个浏览器实现的多线程,可以运行一段代码在另一个线程,并且提供与之通信的功能。
2、实现 IJavaScriptShadowbox
事实上,web worker 提供了 event emitter
的 api,即 postMessage/onmessage
,所以实现非常简单。
实现分为两部分,一部分是在主线程实现 IJavaScriptShadowbox
,另一部分则是需要在 web worker
线程实现 IEventEmitter
2.1 主线程的实现
import { IJavaScriptShadowbox } from "./IJavaScriptShadowbox"; export class WebWorkerShadowbox implements IJavaScriptShadowbox { destroy(): void { this.worker.terminate(); } private worker!: Worker; eval(code: string): void { const blob = new Blob([code], { type: "application/javascript" }); this.worker = new Worker(URL.createObjectURL(blob), { credentials: "include", }); this.worker.addEventListener("message", (ev) => { const msg = ev.data as { channel: string; data: any }; // console.log('msg.data: ', msg) if (!this.listenerMap.has(msg.channel)) { return; } this.listenerMap.get(msg.channel)!.forEach((handle) => { handle(msg.data); }); }); } private readonly listenerMap = new Map<string, ((data: any) => void)[]>(); emit(channel: string, data: any): void { this.worker.postMessage({ channel: channel, data, }); } on(channel: string, handle: (data: any) => void): void { if (!this.listenerMap.has(channel)) { this.listenerMap.set(channel, []); } this.listenerMap.get(channel)!.push(handle); } offByChannel(channel: string): void { this.listenerMap.delete(channel); } }
2.2 web worker 线程的实现
import { IEventEmitter } from "./IEventEmitter"; export class WebWorkerEventEmitter implements IEventEmitter { private readonly listenerMap = new Map<string, ((data: any) => void)[]>(); emit(channel: string, data: any): void { postMessage({ channel: channel, data, }); } on(channel: string, handle: (data: any) => void): void { if (!this.listenerMap.has(channel)) { this.listenerMap.set(channel, []); } this.listenerMap.get(channel)!.push(handle); } offByChannel(channel: string): void { this.listenerMap.delete(channel); } init() { onmessage = (ev) => { const msg = ev.data as { channel: string; data: any }; if (!this.listenerMap.has(msg.channel)) { return; } this.listenerMap.get(msg.channel)!.forEach((handle) => { handle(msg.data); }); }; } destroy() { this.listenerMap.clear(); onmessage = null; } }
3、使用 WebWorkerShadowbox/WebWorkerEventEmitter
主线程代码
const shadowbox: IJavaScriptShadowbox = new WebWorkerShadowbox(); shadowbox.on("hello", (name: string) => { console.log(`hello ${name}`); }); // 这里的 code 指的是下面 web worker 线程的代码 shadowbox.eval(code); shadowbox.emit("open");
web worker 线程代码
const em = new WebWorkerEventEmitter(); em.on("open", () => em.emit("hello", "liuli"));
下面是代码的执行流程示意图;web worker
沙箱实现使用示例代码的执行流程:
4、限制 web worker 全局 api
经大佬 JackWoeker
提醒,web worker
有许多不安全的 api,所以必须限制,包含但不限于以下 api
fetch
indexedDB
performance
事实上,web worker
默认自带了 276
个全局 api,可能比我们想象中多很多。
有篇 文章 阐述了如何在 web 上通过 performance/SharedArrayBuffer api
做侧信道攻击,即便现在 SharedArrayBuffer api
现在浏览器默认已经禁用了,但天知道还有没有其他方法。所以最安全的方法是设置一个 api 白名单,然后删除掉非白名单的 api。
// whitelistWorkerGlobalScope.ts /** * 设定 web worker 运行时白名单,ban 掉所有不安全的 api */ export function whitelistWorkerGlobalScope(list: PropertyKey[]) { const whitelist = new Set(list); const all = Reflect.ownKeys(globalThis); all.forEach((k) => { if (whitelist.has(k)) { return; } if (k === "window") { console.log("window: ", k); } Reflect.deleteProperty(globalThis, k); }); } /** * 全局值的白名单 */ const whitelist: ( | keyof typeof global | keyof WindowOrWorkerGlobalScope | "console" )[] = [ "globalThis", "console", "setTimeout", "clearTimeout", "setInterval", "clearInterval", "postMessage", "onmessage", "Reflect", "Array", "Map", "Set", "Function", "Object", "Boolean", "String", "Number", "Math", "Date", "JSON", ]; whitelistWorkerGlobalScope(whitelist);
然后在执行第三方代码前先执行上面的代码
import beforeCode from "./whitelistWorkerGlobalScope.js?raw"; export class WebWorkerShadowbox implements IJavaScriptShadowbox { destroy(): void { this.worker.terminate(); } private worker!: Worker; eval(code: string): void { // 这行是关键 const blob = new Blob([beforeCode + "\n" + code], { type: "application/javascript", }); // 其他代码。。。 } }
由于我们使用 ts 编写源码,所以还必须将 ts 打包为 js bundle
,然后通过 vite
的 ?raw
作为字符串引入,下面吾辈写了一个简单的插件来完成这件事。
import { defineConfig, Plugin } from "vite"; import reactRefresh from "@vitejs/plugin-react-refresh"; import checker from "vite-plugin-checker"; import { build } from "esbuild"; import * as path from "path"; export function buildScript(scriptList: string[]): Plugin { const _scriptList = scriptList.map((src) => path.resolve(src)); async function buildScript(src: string) { await build({ entryPoints: [src], outfile: src.slice(0, src.length - 2) + "js", format: "iife", bundle: true, platform: "browser", sourcemap: "inline", allowOverwrite: true, }); console.log("构建完成: ", path.relative(path.resolve(), src)); } return { name: "vite-plugin-build-script", async configureServer(server) { server.watcher.add(_scriptList); const scriptSet = new Set(_scriptList); server.watcher.on("change", (filePath) => { // console.log('change: ', filePath) if (scriptSet.has(filePath)) { buildScript(filePath); } }); }, async buildStart() { // console.log('buildStart: ', this.meta.watchMode) if (this.meta.watchMode) { _scriptList.forEach((src) => this.addWatchFile(src)); } await Promise.all(_scriptList.map(buildScript)); }, }; } // https://vitejs.dev/config/ export default defineConfig({ plugins: [ reactRefresh(), checker({ typescript: true }), buildScript([path.resolve("src/utils/app/whitelistWorkerGlobalScope.ts")]), ], });
现在,我们可以看到 web worker
中的全局 api 只有白名单中的那些了。
5、web worker 沙箱的主要优势
可以直接使用 chrome devtool
调试
直接支持 console/setTimeout/setInterval api
直接支持消息通信的
api
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栏 目:JavaScript代码
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