深度剖析站點隔離機制，Part 1
早在2018年，Chrome就默認啟用了站點隔離功能，以緩解UXSS和Spectre等漏洞帶來的影響。當時，我積極參加了Chrome漏洞獎勵計劃，并在站點隔離機制中發現了10多個漏洞，從而獲得了3.2萬美元的獎勵。
在本系列文章中，我們不僅會為讀者解釋站點隔離和相關安全功能的運行機制，同時，還會介紹在該安全機制發現的安全漏洞，當然，目前這些漏洞已經得到了修復。
挖洞方法
當我在Chrome中挖掘安全漏洞的時候，通常會從手動測試開始下手，而不是先進行代碼審查，因為Chrome團隊更擅長代碼審查。所以我認為，但凡從他們的代碼審查中漏網邏輯漏洞，通常都很難通過代碼審計找到。因此，當我開始研究站點隔離時，我遵循了相同的方法。
什么是站點隔離?
站點隔離是一種安全功能，它將每個站點的網頁隔離到單獨的進程中。通過站點隔離機制，站點的隔離與操作系統級別的進程隔離保持一致，而不是通過同源策略等在進程內實現邏輯隔離。
在這里，Site定義為Scheme和eTLD+1(也稱為Schemeful same-site)。
https://www.microsoft.com:443/
因此，Site的定義比Origin更寬泛，Origin是通過Scheme、Host和Port來進行定義的。
https://www.microsoft.com:443/
然而，并不是所有的情況都符合上述Site的定義。因此，我開始測試下面的邊緣情況，看看站點隔離在每種情況下的表現如何。
不含域名的URL
實際上，URL并不需要包含域名(例如IP地址)。在這種情況下，站點隔離就變回了同源比較，以實現進程隔離。
File URL
本地文件可以通過文件scheme呈現到瀏覽器選項卡中。目前，站點隔離將使用文件scheme的所有URL都視為源自同一站點。
Data URL
雖然加載在頂部frame上的Data URL始終與它自己的進程保持隔離，但加載在iframe內的Data URL將從導航發起方那里繼承Site(盡管源仍然是opaque origin)。年齡較大的讀者可能會記得類似的概念，iFrame中的Data URL使用的是繼承自Firefox的源。
正如您在上面的圖像中所看到的，即使兩個示例都導致Microsoft.com嵌入數據URL iframe，但是跨站點的情況仍然是保持進程隔離的，因為導航發起方是evil.example。
Data URL站點繼承中的漏洞
如果從本地緩存還原瀏覽器或選項卡，那么會發生什么情況?這時，站點隔離機制還會記得Data URL的導航發起方嗎?
事實證明，還原瀏覽器或選項卡后，站點隔離無法記住導航啟動方。從本地緩存還原選項卡時，站點隔離通常會盲目地將Data URL放在父frame的同一站點內。攻擊者可以觸發瀏覽器崩潰，然后還原瀏覽器，從而繞過站點隔離機制。
從本地緩存還原頁面時，可以通過將Data URL隔離到另一個進程中來解決這個問題。
具有不透明源的Blob URL
從不透明的源(opaque origin)創建Blob URL(例如Data URL、沙箱iframe或File URL)時，Blob URL將采用“blob:null/[GUID]”這樣的形式。
由于這是一個沒有域名的URL，因此，站點隔離機制將退化為同源比較。但是，這是一個漏洞，因為攻擊者可以通過其他站點創建具有不透明源的Blob URL。而且同源比較還遠遠不夠，因為源始終是“blob:null”。因此，該URL需要同時對源和路徑進行比較，以進行進程隔離。
測試進程隔離邏輯
借助于Chromium任務管理器(Windows中可以通過Shift + Esc組合鍵調出它)和FramesExplorer等工具，我們在站點隔離機制的進程隔離邏輯中發現了一些問題，這有助于識別哪些frame共享了同一個進程(此外，您還可以使用chrome://process-internals/#web-contents來完成同一任務)。
站點隔離如何緩解UXSS攻擊?
從歷史上看，大多數UXSS攻擊都是通過繞過在渲染器進程中實現的同源策略檢查來實現的。換句話說，一旦您可以繞過同源策略檢查，所有跨站點數據就都可以在渲染器進程中使用。因此，JS代碼能夠獲取窗口、文檔或任何其他跨域對象引用。
站點隔離通過隔離進程從根本上改變了這一點。也就是說，即使您可以繞過同源策略檢查，其他站點的數據也無法在同一進程中使用。
此外，將跨域窗口導航到JavaScript URL的UXSS手段也不是問題。我們知道，JavaScript URL導航要想成功，2個網頁必須是同源的。因此，對JavaScript URL的導航可以在渲染器進程內處理(渲染器應該承載任何具有窗口引用的同源網頁)，這樣，任何上傳到瀏覽器進程的JavaScript URL導航請求都可以安全地被忽略。當然，如果您忘記了在瀏覽器進程中忽略JavaScript URL，那就是一個bug了。
只有進程隔離還遠遠不夠
站點隔離有助于緩解UXSS，但是進程隔離還不足以防止所有跨站點數據泄漏。
最簡單的例子就是Spectre攻擊。借助Spectre攻擊，攻擊者可以讀取進程的整個地址空間。盡管進程隔離有助于隔離網頁，但子資源(例如圖像、音頻、視頻等)不是進程隔離的。
因此，在沒有其他緩解措施的情況下，攻擊者可以通過使用img標簽嵌入該頁面來讀取任意跨站點頁面。
跨源讀取阻止
跨源讀取阻止(Cross-Origin Read Blocking，CORB)通過檢查跨源子資源中響應的MIME類型來減輕暴露敏感的跨域數據的風險。如果跨源子資源的MIME類型在拒絕列表中(例如HTML、XML、JSON等)，則默認情況下不會將響應發送到渲染器進程，因此，使用Spectre攻擊將無法讀取該響應 。
繞過CORB
目前，已經有多種方法可以繞過CORB。
· CORB bypass in Workers by @_tsuro
· CORB bypass in WebSocket by @piochu
· CORB bypass in AppCache
從根本上說，如果使用URLLoader在禁用CORB的情況下獲取了URL，并且響應被泄露給了跨站點的Web渲染器進程，那么就可以繞過CORB。
例如，我們能夠使用AppCache來繞過CORB，因為用于下載緩存資源的URLLoader禁用了CORB。據我所知，AppCache曾經允許緩存跨源的HTML文件，所以，我想這可能會導致CORB被繞過，而且事實也確實如此。
同樣需要注意的是，一些渲染器進程可以通過某些設計(例如擴展渲染器進程)來繞過CORB。
跨源資源策略
雖然CORB默認情況下可以保護很多敏感資源，但有些資源(如圖片)可以嵌入Web上的多個站點中。因此，CORB默認情況下不能保護此類資源進入跨源頁面。
跨源資源策略(CORP)允許開發人員規定某些資源是否可以嵌入到同源、同站點或跨源頁面。瀏覽器可以利用這些規定來保護那些默認情況下無法受到CORB保護的資源。
通過CORP，網站可以保護敏感資源免受各種攻擊，如Spectre攻擊、XSSI、特定于子資源的SOP繞過等。換句話說，缺少CORP頭部的敏感資源可以使用Spectre攻擊來讀取(除非資源受到CORB的保護)。
如何測試CORB
如果您想試驗繞過CORB加載子資源(例如，通過上面的AppCache繞過CORB)的想法，請嘗試使用以下響應頭部來加載該子資源：
- Content-Type: text/html
- X-Content-Type-Options: nosniff
正常情況下，CORB應該阻止此類跨域子資源，因此，如果正確加載了子資源，則表明存在CORB繞過漏洞。
如果您想知道在哪些地方不能加載子資源(例如，通過上面的WebSocket繞過CORB)，請使用windbgs!address命令，通過在堆中搜索目標字符串，以確認它們是否已經進入渲染器進程。
- !address /f:Heap /c:"s -a %1 %2 \"secret\""
這將在渲染器進程的堆內存中搜索字符串secret。如果要查找unicode字符串而非ascii字符串，則可以將-a更改為-u。
小結
借助站點隔離、CORB和CORP保護機制，不僅可以緩解從UXSS到Spectre等諸多攻擊，同時，還能緩解允許攻擊者讀取跨站點信息的其他客戶端漏洞帶來的危害。但是，有些攻擊可能會危及渲染器進程。在下一篇文章中，我們將集中討論如何進一步加強站點隔離機制，以降低攻擊者通過這種漏洞獲取跨站點信息的風險。
本文翻譯自：https://microsoftedge.github.io/edgevr/posts/deep-dive-into-site-isolation-part-1/如若轉載，請注明原文地址。
