Насколько безопасен WebAssembly? 5 проблем безопасности, уникальных для WebAssembly

Разработчики могут скомпилировать множество современных языков программирования в WebAssembly. Но, несмотря на свои преимущества, WebAssembly может обходить традиционные меры безопасности, потенциально выполняя вредоносный код в браузере.

Давайте подробнее рассмотрим уникальные проблемы безопасности WebAssembly, создав пример приложения с Blazor, веб-платформой с открытым исходным кодом. Blazor позволяет нам писать код C# вместо JavaScript для наших веб-страниц. Код C# встроен в библиотеки динамической компоновки (DLL) и файлы WebAssembly (.wasm), работающие в клиентском браузере.

Предпосылки

Прежде чем погрузиться в этот учебник, убедитесь, что у вас есть следующее:

• Загрузите и установите либо Visual Studio, либо VS Code. Это интегрированная среда разработки (IDE), которую вы будете использовать для написания и запуска кода WebAssembly. Если вы выбрали VS Code, загрузите и установите .NET SDK и расширение C#.
• Установите Расширение Visual Studio или Расширение Snyk для VS Code. Этот плагин будет сканировать и анализировать безопасность нашего кода WebAssembly.
• Скачать пример проекта.

Запустите пример проекта

Если вы выбрали Visual Studio для своей IDE, откройте установщик Visual Studio и установите флажок Инструменты сборки .NET WebAssembly:

Откройте меню Инструменты › Параметры › Snyk, затем Общие настройки. Затем нажмите кнопку Подключить Visual Studio к Snyk.io.

Если вы выбрали VS Code в качестве IDE, щелкните значок Snyk на левой панели инструментов. Затем нажмите Доверять рабочей области и подключиться.

Запустите программу в Visual Studio или VS Code, чтобы запустить пример приложения, которое выглядит так, как показано на снимке экрана ниже, с заголовком, изображением и текстом «Отдел кадров».

Проблема безопасности №1: изоляция модулей WebAssembly

Чтобы поддерживать безопасность веб-приложений, использующих эту технологию, вы должны держать модули WebAssembly изолированными. Изоляция модулей друг от друга и хост-среды означает, что каждый из них работает независимо, не мешая поведению других модулей или хост-приложения. Изоляция модуля имеет решающее значение при выполнении ненадежного кода — она предотвращает доступ вредоносного кода к конфиденциальным данным или ресурсам.

Двумя передовыми методами реализации изоляции модулей являются песочница и разделение.

Песочница предполагает размещение каждого модуля в отдельной изолированной среде, которая ограничивает доступ к хост-системе и другим модулям. На изображении ниже показан проект с двумя модулями WebAssembly (Финансы и Кадры). При компиляции и развертывании проекта в веб-браузере модули WebAssembly выполняются в изолированной среде, отделенной от среды выполнения хоста.

Разделение предполагает разделение основного приложения и его модулей на отдельные отсеки, каждый со своими собственными ресурсами и привилегиями доступа.

Как песочница, так и разделение создают безопасную среду, в которой можно выполнять ненадежный код без ущерба для безопасности хост-системы или других модулей.

Затем используйте расширение Snyk Visual Studio Code, чтобы проверить, уязвим ли код WebAssembly. Откройте меню Расширения › Snyk и нажмите Сканировать.

Snyk анализирует файл и выявляет известные проблемы WebAssembly Code Quality и уязвимости, связанные с открытым исходным кодом и безопасностью кода. Если он находит проблемы или уязвимости, Snyk предлагает подробную информацию о проблеме и рекомендации по ее устранению.

Проблема безопасности № 2: линейная модель памяти WebAssembly

Линейная модель памяти — это метод адресации памяти, использующий одно непрерывное адресное пространство для организации памяти. Такой подход позволяет процессору обращаться к ячейкам памяти напрямую и последовательно. На изображении ниже показан объект, совместно используемый кодом JavaScript и WebAssembly, использующий пространство в линейной памяти.

Функция линейной модели памяти WebAssembly позволяет модулям выделять и получать доступ к непрерывному блоку памяти, подобно традиционному массиву. Хотя эта модель обеспечивает быстрый и эффективный способ управления памятью в приложениях WebAssembly, она также создает риски безопасности.

Например, если модуль обращается к памяти за пределами выделенного ему диапазона, это может привести к повреждению памяти других модулей или хост-системы. Эта ситуация потенциально может привести к сбою или нарушению безопасности.

Чтобы снизить риски безопасности, связанные с линейной моделью памяти в приложениях WebAssembly, следуйте приведенным ниже рекомендациям.

• Используйте проверку границ, чтобы убедиться, что модули обращаются к памяти только в пределах выделенного им диапазона.
• Избегайте небезопасных функций, чтобы предотвратить уязвимости, связанные с повреждением памяти.
• Реализуйте механизмы защиты памяти, такие как рандомизация структуры адресного пространства (ASLR) и предотвращение выполнения данных (DEP).

Проблема безопасности №3: JIT-компиляция WebAssembly

Компиляция WebAssembly точно в срок (JIT) компилирует код Wasm в машинный код во время выполнения, а не заранее. Хотя этот процесс обеспечивает значительные преимущества в производительности, он также создает потенциальные риски для безопасности.

Динамический характер JIT-компиляции усложняет обнаружение и предотвращение атак. Злоумышленники могут внедрить вредоносный код в процесс компиляции и выполнить его в хост-среде. Например, хакер может создать безобидную константу, написанную на языке программирования высокого уровня:

var a = (0x11223344^0x44332211^0x44332211^ ...);

Затем JIT-компилятор преобразует эту инструкцию в серию собственных инструкций кода x86:

0000:  b8 44 33 22 11      mov $0x11223344,%eax    mov eax,0x11223344
0005:  35 11 22 33 44      xor $0x44332211,%eax    xor eax,0x44332211
000a:  35 11 22 33 44      xor $0x44332211,%eax    xor eax,0x44332211