浏览器同源政策及其规避方法

Posted 2020-07-27

浏览器安全的基石是"同源政策"（same-origin policy）。很多开发者都知道这一点，但了解得不全面。

本文详细介绍"同源政策"的各个方面，以及如何规避它。

一、概述

1.1 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）

1.2 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。

1.3 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。

二、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 Cookie 和 iframe 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。

三、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）

3.1 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的#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;

3.2 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。

var data = document.getElementById(‘myFrame‘).contentWindow.name;

这种方法的优点是，window.name容量很大，可以放置非常长的字符串；缺点是必须监听子窗口window.name属性的变化，影响网页性能。

3.3 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);
  }
}

3.4 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);
};

四、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

4.1 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。

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);
};

上面代码通过动态添加<script>元素，向服务器example.com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。

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

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。

4.2 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

4.3 CORS

CORS是跨源资源分享（Cross-Origin Resource Sharing）的缩写。它是W3C标准，是跨源AJAX请求的根本解决方法。相比JSONP只能发GET请求，CORS允许任何类型的请求。

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。

本文详细介绍CORS的内部机制。

一、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。

二、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。

三、简单请求

3.1 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XMLHttpRequest的onerror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。

（2）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。

（3）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-Control、Content-Language、Content-Type、Expires、Last-Modified、Pragma。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。

3.2 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。

四、非简单请求

4.1 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PUT或DELETE，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。

4.2 预检请求的回应

服务器收到"预检"请求以后，检查了Origin、Access-Control-Request-Method和Access-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。

4.3 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。

五、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。