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浏览器的同源策略

"来源于阮一峰老师的博客"

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Posted by Kerwin She on March 28, 2018

原文

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)

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,又去浏览其他网站。如果其他网站可以读取A网站的 Cookie,会发生什么? 很显然,如果 Cookie 包含隐私(比如存款总额),这些信息就会泄漏。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. Cookie、LocalStorage 和 IndexDB 无法读取。
  2. DOM 无法获得。
  3. AJAX 请求不能发送。

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,我将详细介绍,如何规避上面三种限制。

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。但是,两个网页一级域名相同,只是二级域名不同,浏览器允许通过设置document.domain共享 Cookie。 举例来说,A网页是http://w1.example.com/a.html,B网页是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。

  document.domain = 'example.com';

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 Cookieiframe 窗口,LocalStorage 和 IndexDB 无法通过这种方法,规避同源政策,而要使用下文介绍的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

如果两个网页不同源,就无法拿到对方的DOM。典型的例子是iframe窗口和window.open方法打开的窗口,它们与父窗口无法通信。

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,因为跨源导致报错。 反之亦然,子窗口获取主窗口的DOM也会报错。

window.parent.document.body
// 报错

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,目前有三种方法,可以解决跨域窗口的通信问题。

  • 片段识别符(fragment identifier)
  • window.name
  • 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;

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.name

浏览器窗口有window.name属性。这个属性的最大特点是,无论是否同源,只要在同一个窗口里,前一个网页设置了这个属性,后一个网页可以读取它。 父窗口先打开一个子窗口,载入一个不同源的网页,该网页将信息写入window.name属性。

 window.name = data;

接着,子窗口跳回一个与主窗口同域的网址。

location = 'http://parent.url.com/xxx.html';

然后,主窗口就可以读取子窗口的window.name了。

window.postMessage

上面两种方法都属于破解,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http://aaa.com向子窗口http://bbb.com发消息,调用postMessage方法就可以了。

var popup = window.open('http://bbb.com', 'title');
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。

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。

window.addEventListener('message', function(e) {
  console.log(e.data);
},false);

message事件的事件对象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!', '*');
}

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;
  // "Jack"
  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,服务器改造非常小。 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。 例子:

客服端

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://localhost:3000/test?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http://localhost:3000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。

JavaScript服务端

var express = require('express');
var app = express();

app.get('/test', function (req, res) {
  var cbFunction = req.query.callback
  res.send(`${cbFunction}({"ip":"110.110.110.110"})`);
});

var server = app.listen(3000, function () {
  var host = server.address().address;
  var port = server.address().port;

  console.log('Example app listening at http://%s:%s', host, port);
});

上面代码通过express做的简单后台,当请求接口时,后端拿到callback参数然后将其与要返回的数据组合成字符串的形式返回给客户端。 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

跨域资源共享 CORS

CORS是一个W3C标准,全称是”跨域资源共享”(Cross-origin resource sharing)。 它允许浏览器向跨源服务器,发出XMLHttpRequest请求,从而克服了AJAX只能同源使用的限制。

简介

CORS需要浏览器和服务器同时支持。目前,所有浏览器都支持该功能,IE浏览器不能低于IE10。 整个CORS通信过程,都是浏览器自动完成,不需要用户参与。对于开发者来说,CORS通信与同源的AJAX通信没有差别,代码完全一样。浏览器一旦发现AJAX请求跨源,就会自动添加一些附加的头信息,有时还会多出一次附加的请求,但用户不会有感觉。 因此,实现CORS通信的关键是服务器。只要服务器实现了CORS接口,就可以跨源通信

两种请求

浏览器将CORS请求分成两类:简单请求(simple request)和非简单请求(not-so-simple request)。 只要同时满足以下两大条件,就属于简单请求。

  1. 请求方法是以下三种方法之一:
    • HEAD
    • GET
    • POST
  2. HTTP的头信息不超出以下几种字段:
    • Accept
    • Accept-Language
    • Content-Language
    • Last-Event-ID
    • Content-Type:只限于三个值application/x-www-form-urlencoded、multipart/form-data、text/plain

凡是不同时满足上面两个条件,就属于非简单请求。 浏览器对这两种请求的处理,是不一样的。

简单请求

基本流程

对于简单请求,浏览器直接发出CORS请求。具体来说,就是在头信息之中,增加一个Origin字段。 下面是一个例子,浏览器发现这次跨源AJAX请求是简单请求,就自动在头信息之中,添加一个Origin字段。

GET /cors HTTP/1.1
Origin: http://api.bob.com
Host: api.alice.com
Accept-Language: en-US
Connection: keep-alive
User-Agent: Mozilla/5.0...

上面的头信息中,Origin字段用来说明,本次请求来自哪个源(协议 + 域名 + 端口)。服务器根据这个值,决定是否同意这次请求。 如果Origin指定的源,不在许可范围内,服务器会返回一个正常的HTTP回应。浏览器发现,这个回应的头信息没有包含Access-Control-Allow-Origin字段(详见下文),就知道出错了,从而抛出一个错误,被XMLHttpRequestonerror回调函数捕获。注意,这种错误无法通过状态码识别,因为HTTP回应的状态码有可能是200。 如果Origin指定的域名在许可范围内,服务器返回的响应,会多出几个头信息字段。

Access-Control-Allow-Origin: http://api.bob.com
Access-Control-Allow-Credentials: true
Access-Control-Expose-Headers: FooBar
Content-Type: text/html; charset=utf-8

上面的头信息之中,有三个与CORS请求相关的字段,都以Access-Control-开头。

  1. Access-Control-Allow-Origin

该字段是必须的。它的值要么是请求时Origin字段的值,要么是一个*,表示接受任意域名的请求。

  1. Access-Control-Allow-Credentials

该字段可选。它的值是一个布尔值,表示是否允许发送Cookie。默认情况下,Cookie不包括在CORS请求之中。设为true,即表示服务器明确许可,Cookie可以包含在请求中,一起发给服务器。这个值也只能设为true,如果服务器不要浏览器发送Cookie,删除该字段即可。

  1. Access-Control-Expose-Headers

该字段可选。CORS请求时,XMLHttpRequest对象的getResponseHeader()方法只能拿到6个基本字段:Cache-ControlContent-LanguageContent-TypeExpiresLast-ModifiedPragma。如果想拿到其他字段,就必须在Access-Control-Expose-Headers里面指定。上面的例子指定,getResponseHeader('FooBar')可以返回FooBar字段的值。

withCredentials 属性

上面说到,CORS请求默认不发送Cookie和HTTP认证信息。如果要把Cookie发到服务器,一方面要服务器同意,指定Access-Control-Allow-Credentials字段。

Access-Control-Allow-Credentials: true

另一方面,开发者必须在AJAX请求中打开withCredentials属性。

var xhr = new XMLHttpRequest();
xhr.withCredentials = true;

否则,即使服务器同意发送Cookie,浏览器也不会发送。或者,服务器要求设置Cookie,浏览器也不会处理。 但是,如果省略withCredentials设置,有的浏览器还是会一起发送Cookie。这时,可以显式关闭withCredentials

xhr.withCredentials = false;

需要注意的是,如果要发送Cookie,Access-Control-Allow-Origin就不能设为星号,必须指定明确的、与请求网页一致的域名。同时,Cookie依然遵循同源政策,只有用服务器域名设置的Cookie才会上传,其他域名的Cookie并不会上传,且(跨源)原网页代码中的document.cookie也无法读取服务器域名下的Cookie。

非简单请求

预检请求

非简单请求是那种对服务器有特殊要求的请求,比如请求方法是PUTDELETE,或者Content-Type字段的类型是application/json。 非简单请求的CORS请求,会在正式通信之前,增加一次HTTP查询请求,称为”预检”请求(preflight)。 浏览器先询问服务器,当前网页所在的域名是否在服务器的许可名单之中,以及可以使用哪些HTTP动词和头信息字段。只有得到肯定答复,浏览器才会发出正式的XMLHttpRequest请求,否则就报错。 下面是一段浏览器的JavaScript脚本。

var url = 'http://api.alice.com/cors';
var xhr = new XMLHttpRequest();
xhr.open('PUT', url, true);
xhr.setRequestHeader('X-Custom-Header', 'value');
xhr.send();

上面代码中,HTTP请求的方法是PUT,并且发送一个自定义头信息X-Custom-Header。 浏览器发现,这是一个非简单请求,就自动发出一个”预检”请求,要求服务器确认可以这样请求。下面是这个”预检”请求的HTTP头信息。

OPTIONS /cors HTTP/1.1
Origin: http://api.bob.com
Access-Control-Request-Method: PUT
Access-Control-Request-Headers: X-Custom-Header
Host: api.alice.com
Accept-Language: en-US
Connection: keep-alive
User-Agent: Mozilla/5.0...

“预检”请求用的请求方法是OPTIONS,表示这个请求是用来询问的。头信息里面,关键字段是Origin,表示请求来自哪个源。 除了Origin字段,”预检”请求的头信息包括两个特殊字段。

  1. Access-Control-Request-Method: 该字段是必须的,用来列出浏览器的CORS请求会用到哪些HTTP方法,上例是PUT。
  2. Access-Control-Request-Headers: 该字段是一个逗号分隔的字符串,指定浏览器CORS请求会额外发送的头信息字段,上例是X-Custom-Header

预检请求的回应

服务器收到”预检”请求以后,检查了OriginAccess-Control-Request-MethodAccess-Control-Request-Headers字段以后,确认允许跨源请求,就可以做出回应。


HTTP/1.1 200 OK
Date: Mon, 01 Dec 2008 01:15:39 GMT
Server: Apache/2.0.61 (Unix)
Access-Control-Allow-Origin: http://api.bob.com
Access-Control-Allow-Methods: GET, POST, PUT
Access-Control-Allow-Headers: X-Custom-Header
Content-Type: text/html; charset=utf-8
Content-Encoding: gzip
Content-Length: 0
Keep-Alive: timeout=2, max=100
Connection: Keep-Alive
Content-Type: text/plain

上面的HTTP回应中,关键的是Access-Control-Allow-Origin字段,表示http://api.bob.com可以请求数据。该字段也可以设为星号,表示同意任意跨源请求。

Access-Control-Allow-Origin: *

如果浏览器否定了”预检”请求,会返回一个正常的HTTP回应,但是没有任何CORS相关的头信息字段。这时,浏览器就会认定,服务器不同意预检请求,因此触发一个错误,被XMLHttpRequest对象的onerror回调函数捕获。控制台会打印出如下的报错信息。

XMLHttpRequest cannot load http://api.alice.com.
Origin http://api.bob.com is not allowed by Access-Control-Allow-Origin.

服务器回应的其他CORS相关字段如下。

Access-Control-Allow-Methods: GET, POST, PUT
Access-Control-Allow-Headers: X-Custom-Header
Access-Control-Allow-Credentials: true
Access-Control-Max-Age: 1728000
  1. Access-Control-Allow-Methods : 该字段必需,它的值是逗号分隔的一个字符串,表明服务器支持的所有跨域请求的方法。注意,返回的是所有支持的方法,而不单是浏览器请求的那个方法。这是为了避免多次”预检”请求。
  2. Access-Control-Allow-Headers : 如果浏览器请求包括Access-Control-Request-Headers字段,则Access-Control-Allow-Headers字段是必需的。它也是一个逗号分隔的字符串,表明服务器支持的所有头信息字段,不限于浏览器在”预检”中请求的字段。
  3. Access-Control-Allow-Credentials : 该字段与简单请求时的含义相同。
  4. Access-Control-Max-Age : 该字段可选,用来指定本次预检请求的有效期,单位为秒。上面结果中,有效期是20天(1728000秒),即允许缓存该条回应1728000秒(即20天),在此期间,不用发出另一条预检请求。

浏览器的正常请求和回应

一旦服务器通过了”预检”请求,以后每次浏览器正常的CORS请求,就都跟简单请求一样,会有一个Origin头信息字段。服务器的回应,也都会有一个Access-Control-Allow-Origin头信息字段。 下面是”预检”请求之后,浏览器的正常CORS请求。


PUT /cors HTTP/1.1
Origin: http://api.bob.com
Host: api.alice.com
X-Custom-Header: value
Accept-Language: en-US
Connection: keep-alive
User-Agent: Mozilla/5.0...

上面头信息的Origin字段是浏览器自动添加的 下面是服务器正常的回应。

Access-Control-Allow-Origin: http://api.bob.com
Content-Type: text/html; charset=utf-8

上面头信息中,Access-Control-Allow-Origin字段是每次回应都必定包含的。

CORS与JSONP的比较

CORS与JSONP的使用目的相同,但是比JSONP更强大。 JSONP只支持GET请求,CORS支持所有类型的HTTP请求。JSONP的优势在于支持老式浏览器,以及可以向不支持CORS的网站请求数据。 (完)