JavaScript 同源限制

瀏覽器安全的基石是“同源政策”（same-origin policy）。很多開(kāi)發(fā)者都知道這一點(diǎn)，但了解得不全面。

概述 

含義 

1995年，同源政策由 Netscape 公司引入瀏覽器。目前，所有瀏覽器都實(shí)行這個(gè)政策。

最初，它的含義是指，A 網(wǎng)頁(yè)設(shè)置的 Cookie，B 網(wǎng)頁(yè)不能打開(kāi)，除非這兩個(gè)網(wǎng)頁(yè)“同源”。所謂“同源”指的是“三個(gè)相同”。

• 協(xié)議相同
• 域名相同
• 端口相同（這點(diǎn)可以忽略，詳見(jiàn)下文）

舉例來(lái)說(shuō)，http://www.example.com/dir/page.html這個(gè)網(wǎng)址，協(xié)議是http://，域名是www.example.com，端口是80（默認(rèn)端口可以省略），它的同源情況如下。

• 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（協(xié)議不同）

注意，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定端口不同的網(wǎng)址不是同源（比如8000端口和8001端口不是同源），但是瀏覽器沒(méi)有遵守這條規(guī)定。實(shí)際上，同一個(gè)網(wǎng)域的不同端口，是可以互相讀取 Cookie 的。

目的 

同源政策的目的，是為了保證用戶信息的安全，防止惡意的網(wǎng)站竊取數(shù)據(jù)。

設(shè)想這樣一種情況：A 網(wǎng)站是一家銀行，用戶登錄以后，A 網(wǎng)站在用戶的機(jī)器上設(shè)置了一個(gè) Cookie，包含了一些隱私信息。用戶離開(kāi) A 網(wǎng)站以后，又去訪問(wèn) B 網(wǎng)站，如果沒(méi)有同源限制，B 網(wǎng)站可以讀取 A 網(wǎng)站的 Cookie，那么隱私就泄漏了。更可怕的是，Cookie 往往用來(lái)保存用戶的登錄狀態(tài)，如果用戶沒(méi)有退出登錄，其他網(wǎng)站就可以冒充用戶，為所欲為。因?yàn)闉g覽器同時(shí)還規(guī)定，提交表單不受同源政策的限制。

由此可見(jiàn)，同源政策是必需的，否則 Cookie 可以共享，互聯(lián)網(wǎng)就毫無(wú)安全可言了。

限制范圍 

隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，同源政策越來(lái)越嚴(yán)格。目前，如果非同源，共有三種行為受到限制。

（1） 無(wú)法讀取非同源網(wǎng)頁(yè)的 Cookie、LocalStorage 和 IndexedDB。

（2） 無(wú)法接觸非同源網(wǎng)頁(yè)的 DOM。

（3） 無(wú)法向非同源地址發(fā)送 AJAX 請(qǐng)求（可以發(fā)送，但瀏覽器會(huì)拒絕接受響應(yīng)）。

另外，通過(guò) JavaScript 腳本可以拿到其他窗口的window對(duì)象。如果是非同源的網(wǎng)頁(yè)，目前允許一個(gè)窗口可以接觸其他網(wǎng)頁(yè)的window對(duì)象的九個(gè)屬性和四個(gè)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()

上面的九個(gè)屬性之中，只有window.location是可讀寫(xiě)的，其他八個(gè)全部都是只讀。而且，即使是location對(duì)象，非同源的情況下，也只允許調(diào)用location.replace()方法和寫(xiě)入location.href屬性。

雖然這些限制是必要的，但是有時(shí)很不方便，合理的用途也受到影響。下面介紹如何規(guī)避上面的限制。

Cookie 

Cookie 是服務(wù)器寫(xiě)入瀏覽器的一小段信息，只有同源的網(wǎng)頁(yè)才能共享。如果兩個(gè)網(wǎng)頁(yè)一級(jí)域名相同，只是次級(jí)域名不同，瀏覽器允許通過(guò)設(shè)置document.domain共享 Cookie。

舉例來(lái)說(shuō)，A 網(wǎng)頁(yè)的網(wǎng)址是http://w1.example.com/a.html，B 網(wǎng)頁(yè)的網(wǎng)址是http://w2.example.com/b.html，那么只要設(shè)置相同的document.domain，兩個(gè)網(wǎng)頁(yè)就可以共享 Cookie。因?yàn)闉g覽器通過(guò)document.domain屬性來(lái)檢查是否同源。

// 兩個(gè)網(wǎng)頁(yè)都需要設(shè)置
document.domain = 'example.com';

注意，A 和 B 兩個(gè)網(wǎng)頁(yè)都需要設(shè)置document.domain屬性，才能達(dá)到同源的目的。因?yàn)樵O(shè)置document.domain的同時(shí)，會(huì)把端口重置為null，因此如果只設(shè)置一個(gè)網(wǎng)頁(yè)的document.domain，會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)網(wǎng)址的端口不同，還是達(dá)不到同源的目的。

現(xiàn)在，A 網(wǎng)頁(yè)通過(guò)腳本設(shè)置一個(gè) Cookie。

document.cookie = "test1=hello";

B 網(wǎng)頁(yè)就可以讀到這個(gè) Cookie。

var allCookie = document.cookie;

注意，這種方法只適用于 Cookie 和 iframe 窗口，LocalStorage 和 IndexedDB 無(wú)法通過(guò)這種方法，規(guī)避同源政策，而要使用下文介紹 PostMessage API。

另外，服務(wù)器也可以在設(shè)置 Cookie 的時(shí)候，指定 Cookie 的所屬域名為一級(jí)域名，比如example.com。

Set-Cookie: key=value; domain=example.com; path=/

這樣的話，二級(jí)域名和三級(jí)域名不用做任何設(shè)置，都可以讀取這個(gè) Cookie。

iframe 和多窗口通信 

iframe元素可以在當(dāng)前網(wǎng)頁(yè)之中，嵌入其他網(wǎng)頁(yè)。每個(gè)iframe元素形成自己的窗口，即有自己的window對(duì)象。iframe窗口之中的腳本，可以獲得父窗口和子窗口。但是，只有在同源的情況下，父窗口和子窗口才能通信；如果跨域，就無(wú)法拿到對(duì)方的 DOM。

比如，父窗口運(yùn)行下面的命令，如果iframe窗口不是同源，就會(huì)報(bào)錯(cuò)。

document
.getElementById("myIFrame")
.contentWindow
.document
// Uncaught DOMException: Blocked a frame from accessing a cross-origin frame.

上面命令中，父窗口想獲取子窗口的 DOM，因?yàn)榭缬驅(qū)е聢?bào)錯(cuò)。

反之亦然，子窗口獲取主窗口的 DOM 也會(huì)報(bào)錯(cuò)。

window.parent.document.body
// 報(bào)錯(cuò)

這種情況不僅適用于iframe窗口，還適用于window.open方法打開(kāi)的窗口，只要跨域，父窗口與子窗口之間就無(wú)法通信。

如果兩個(gè)窗口一級(jí)域名相同，只是二級(jí)域名不同，那么設(shè)置上一節(jié)介紹的document.domain屬性，就可以規(guī)避同源政策，拿到 DOM。

對(duì)于完全不同源的網(wǎng)站，目前有兩種方法，可以解決跨域窗口的通信問(wèn)題。

• 片段識(shí)別符（fragment identifier）
• 跨文檔通信API（Cross-document messaging）

片段識(shí)別符 

片段標(biāo)識(shí)符（fragment identifier）指的是，URL 的#號(hào)后面的部分，比如http://example.com/x.html#fragment的#fragment。如果只是改變片段標(biāo)識(shí)符，頁(yè)面不會(huì)重新刷新。

父窗口可以把信息，寫(xiě)入子窗口的片段標(biāo)識(shí)符。

var src = originURL + '#' + data;
document.getElementById('myIFrame').src = src;

上面代碼中，父窗口把所要傳遞的信息，寫(xiě)入 iframe 窗口的片段標(biāo)識(shí)符。

子窗口通過(guò)監(jiān)聽(tīng)hashchange事件得到通知。

window.onhashchange = checkMessage;

function checkMessage() {
  var message = window.location.hash;
  // ...
}

同樣的，子窗口也可以改變父窗口的片段標(biāo)識(shí)符。

parent.location.href = target + '#' + hash;

window.postMessage() 

上面的這種方法屬于破解，HTML5 為了解決這個(gè)問(wèn)題，引入了一個(gè)全新的API：跨文檔通信 API（Cross-document messaging）。

這個(gè) API 為window對(duì)象新增了一個(gè)window.postMessage方法，允許跨窗口通信，不論這兩個(gè)窗口是否同源。舉例來(lái)說(shuō)，父窗口aaa.com向子窗口bbb.com發(fā)消息，調(diào)用postMessage方法就可以了。

// 父窗口打開(kāi)一個(gè)子窗口
var popup = window.open('http://bbb.com', 'title');
// 父窗口向子窗口發(fā)消息
popup.postMessage('Hello World!', 'http://bbb.com');

postMessage方法的第一個(gè)參數(shù)是具體的信息內(nèi)容，第二個(gè)參數(shù)是接收消息的窗口的源（origin），即“協(xié)議 + 域名 + 端口”。也可以設(shè)為*，表示不限制域名，向所有窗口發(fā)送。

子窗口向父窗口發(fā)送消息的寫(xiě)法類似。

// 子窗口向父窗口發(fā)消息
window.opener.postMessage('Nice to see you', 'http://aaa.com');

父窗口和子窗口都可以通過(guò)message事件，監(jiān)聽(tīng)對(duì)方的消息。

// 父窗口和子窗口都可以用下面的代碼，
// 監(jiān)聽(tīng) message 消息
window.addEventListener('message', function (e) {
  console.log(e.data);
},false);

message事件的參數(shù)是事件對(duì)象event，提供以下三個(gè)屬性。

• event.source：發(fā)送消息的窗口
• event.origin: 消息發(fā)向的網(wǎng)址
• event.data: 消息內(nèi)容

下面的例子是，子窗口通過(guò)event.source屬性引用父窗口，然后發(fā)送消息。

window.addEventListener('message', receiveMessage);
function receiveMessage(event) {
  event.source.postMessage('Nice to see you!', '*');
}

上面代碼有幾個(gè)地方需要注意。首先，receiveMessage函數(shù)里面沒(méi)有過(guò)濾信息的來(lái)源，任意網(wǎng)址發(fā)來(lái)的信息都會(huì)被處理。其次，postMessage方法中指定的目標(biāo)窗口的網(wǎng)址是一個(gè)星號(hào)，表示該信息可以向任意網(wǎng)址發(fā)送。通常來(lái)說(shuō)，這兩種做法是不推薦的，因?yàn)椴粔虬踩赡軙?huì)被惡意利用。

event.origin屬性可以過(guò)濾不是發(fā)給本窗口的消息。

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 

通過(guò)window.postMessage，讀寫(xiě)其他窗口的 LocalStorage 也成為了可能。

下面是一個(gè)例子，主窗口寫(xiě)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));
};

上面代碼中，子窗口將父窗口發(fā)來(lái)的消息，寫(xiě)入自己的 LocalStorage。

父窗口發(fā)送消息的代碼如下。

var win = document.getElementsByTagName('iframe')[0].contentWindow;
var obj = { name: 'Jack' };
win.postMessage(
  JSON.stringify({key: 'storage', data: obj}),
  'http://bbb.com'
);

加強(qiáng)版的子窗口接收消息的代碼如下。

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;
  }
};

加強(qiáng)版的父窗口發(fā)送消息代碼如下。

var win = document.getElementsByTagName('iframe')[0].contentWindow;
var obj = { name: 'Jack' };
// 存入對(duì)象
win.postMessage(
  JSON.stringify({key: 'storage', method: 'set', data: obj}),
  'http://bbb.com'
);
// 讀取對(duì)象
win.postMessage(
  JSON.stringify({key: 'storage', method: "get"}),
  "*"
);
window.onmessage = function(e) {
  if (e.origin != 'http://aaa.com') return;
  console.log(JSON.parse(e.data).name);
};

AJAX 

同源政策規(guī)定，AJAX 請(qǐng)求只能發(fā)給同源的網(wǎng)址，否則就報(bào)錯(cuò)。

除了架設(shè)服務(wù)器代理（瀏覽器請(qǐng)求同源服務(wù)器，再由后者請(qǐng)求外部服務(wù)），有三種方法規(guī)避這個(gè)限制。

• JSONP
• WebSocket
• CORS

JSONP 

JSONP 是服務(wù)器與客戶端跨源通信的常用方法。最大特點(diǎn)就是簡(jiǎn)單易用，沒(méi)有兼容性問(wèn)題，老式瀏覽器全部支持，服務(wù)端改造非常小。

它的做法如下。

第一步，網(wǎng)頁(yè)添加一個(gè)<script>元素，向服務(wù)器請(qǐng)求一個(gè)腳本，這不受同源政策限制，可以跨域請(qǐng)求。

<script src="http://api.foo.com?callback=bar" rel="external nofollow" ></script>

注意，請(qǐng)求的腳本網(wǎng)址有一個(gè)callback參數(shù)（?callback=bar），用來(lái)告訴服務(wù)器，客戶端的回調(diào)函數(shù)名稱（bar）。

第二步，服務(wù)器收到請(qǐng)求后，拼接一個(gè)字符串，將 JSON 數(shù)據(jù)放在函數(shù)名里面，作為字符串返回（bar({...})）。

第三步，客戶端會(huì)將服務(wù)器返回的字符串，作為代碼解析，因?yàn)闉g覽器認(rèn)為，這是<script>標(biāo)簽請(qǐng)求的腳本內(nèi)容。這時(shí)，客戶端只要定義了bar()函數(shù)，就能在該函數(shù)體內(nèi)，拿到服務(wù)器返回的 JSON 數(shù)據(jù)。

下面看一個(gè)實(shí)例。首先，網(wǎng)頁(yè)動(dòng)態(tài)插入<script>元素，由它向跨域網(wǎng)址發(fā)出請(qǐng)求。

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://example.com/ip?callback=foo');
}

function foo(data) {
  console.log('Your public IP address is: ' + data.ip);
};

上面代碼通過(guò)動(dòng)態(tài)添加<script>元素，向服務(wù)器example.com發(fā)出請(qǐng)求。注意，該請(qǐng)求的查詢字符串有一個(gè)callback參數(shù)，用來(lái)指定回調(diào)函數(shù)的名字，這對(duì)于 JSONP 是必需的。

服務(wù)器收到這個(gè)請(qǐng)求以后，會(huì)將數(shù)據(jù)放在回調(diào)函數(shù)的參數(shù)位置返回。

foo({
  'ip': '8.8.8.8'
});

由于<script>元素請(qǐng)求的腳本，直接作為代碼運(yùn)行。這時(shí)，只要瀏覽器定義了foo函數(shù)，該函數(shù)就會(huì)立即調(diào)用。作為參數(shù)的 JSON 數(shù)據(jù)被視為 JavaScript 對(duì)象，而不是字符串，因此避免了使用JSON.parse的步驟。

WebSocket 

WebSocket 是一種通信協(xié)議，使用ws://（非加密）和wss://（加密）作為協(xié)議前綴。該協(xié)議不實(shí)行同源政策，只要服務(wù)器支持，就可以通過(guò)它進(jìn)行跨源通信。

下面是一個(gè)例子，瀏覽器發(fā)出的 WebSocket 請(qǐng)求的頭信息（摘自維基百科）。

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

上面代碼中，有一個(gè)字段是Origin，表示該請(qǐng)求的請(qǐng)求源（origin），即發(fā)自哪個(gè)域名。

正是因?yàn)橛辛?code>Origin這個(gè)字段，所以 WebSocket 才沒(méi)有實(shí)行同源政策。因?yàn)榉?wù)器可以根據(jù)這個(gè)字段，判斷是否許可本次通信。如果該域名在白名單內(nèi)，服務(wù)器就會(huì)做出如下回應(yīng)。

HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: HSmrc0sMlYUkAGmm5OPpG2HaGWk=
Sec-WebSocket-Protocol: chat

CORS 

CORS 是跨源資源分享（Cross-Origin Resource Sharing）的縮寫(xiě)。它是 W3C 標(biāo)準(zhǔn)，屬于跨源 AJAX 請(qǐng)求的根本解決方法。相比 JSONP 只能發(fā)GET請(qǐng)求，CORS 允許任何類型的請(qǐng)求。

下一章將詳細(xì)介紹，如何通過(guò) CORS 完成跨源 AJAX 請(qǐng)求。

參考鏈接 

• Mozilla Developer Network, Window.postMessage
• Jakub Jankiewicz, Cross-Domain LocalStorage
• David Baron, setTimeout with a shorter delay: 利用 window.postMessage 可以實(shí)現(xiàn)0毫秒觸發(fā)回調(diào)函數(shù)