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浅谈Node.js 沙箱环境

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[前端(javascript) 所属分类 前端(javascript) | 发布者 店小二03 | 时间 | 作者 红领巾 ] 0人收藏点击收藏

node官方文档里提到node的vm模块可以用来做沙箱环境执行代码,对代码的上下文环境做隔离。

\A common use case is to run the code in a sandboxed environment. The sandboxed code uses a different V8 Context, meaning that it has a different global object than the rest of the code.

先看一个例子

const vm = require('vm');
let a = 1;
var result = vm.runInNewContext('var b = 2; a = 3; a + b;', {a});
console.log(result); // 5
console.log(a); // 1
console.log(typeof b); // undefined

沙箱环境中执行的代码对于外部代码没有产生任何影响,无论是新声明的变量b,还是重新赋值的变量a。 注意最后一行的代码默认会被加上return关键字,因此无需手动添加,一旦添加的话不会静默忽略,而是执行报错。

const vm = require('vm');
let a = 1;
var result = vm.runInNewContext('var b = 2; a = 3; return a + b;', {a});
console.log(result);
console.log(a);
console.log(typeof b);

如下所示

evalmachine.<anonymous>:1
var b = 2; a = 3; return a + b;
^^^^^^
SyntaxError: Illegal return statement
at new Script (vm.js:74:7)
at createScript (vm.js:246:10)
at Object.runInNewContext (vm.js:291:10)
at Object.<anonymous> (/Users/xiji/workspace/learn/script.js:3:17)
at Module._compile (internal/modules/cjs/loader.js:678:30)
at Object.Module._extensions..js (internal/modules/cjs/loader.js:689:10)
at Module.load (internal/modules/cjs/loader.js:589:32)
at tryModuleLoad (internal/modules/cjs/loader.js:528:12)
at Function.Module._load (internal/modules/cjs/loader.js:520:3)
at Function.Module.runMain (internal/modules/cjs/loader.js:719:10)

除了runInNewContext外,vm还提供了runInThisContext和runInContext两个方法都可以用来执行代码 runInThisContext无法指定context

const vm = require('vm');
let localVar = 'initial value';​
const vmResult = vm.runInThisContext('localVar += "vm";');
console.log('vmResult:', vmResult);
console.log('localVar:', localVar);
console.log(global.localVar);

由于无法访问本地的作用域,只能访问到当前的global对象,因此上面的代码会因为找不到localVal而报错

evalmachine.<anonymous>:1
localVar += "vm";
^
ReferenceError: localVar is not defined
at evalmachine.<anonymous>:1:1
at Script.runInThisContext (vm.js:91:20)
at Object.runInThisContext (vm.js:298:38)
at Object.<anonymous> (/Users/xiji/workspace/learn/script.js:3:21)
at Module._compile (internal/modules/cjs/loader.js:678:30)
at Object.Module._extensions..js (internal/modules/cjs/loader.js:689:10)
at Module.load (internal/modules/cjs/loader.js:589:32)
at tryModuleLoad (internal/modules/cjs/loader.js:528:12)
at Function.Module._load (internal/modules/cjs/loader.js:520:3)
at Function.Module.runMain (internal/modules/cjs/loader.js:719:10)

如果我们把要执行的代码改成直接赋值的话就可以正常运行了,但是也产生了全局污染(全局的localVar变量)

const vm = require('vm');
let localVar = 'initial value';​
const vmResult = vm.runInThisContext('localVar = "vm";');
console.log('vmResult:', vmResult); // vm
console.log('localVar:', localVar); // initial value
console.log(global.localVar); // vm

runInContext在传入context参数上与runInNewContext有所区别 runInContext传入的context对象不为空而且必须是经vm.createContext()处理过的,否则会报错。 runInNewContext的context参数是非必须的,而且无需经过vm.createContext处理。 runInNewContext和runInContext因为有指定context,所以不会向runInThisContext那样产生全局污染(不会产生全局的localVar变量)

const vm = require('vm');
let localVar = 'initial value';​
const vmResult = vm.runInNewContext('localVar = "vm";');
console.log('vmResult:', vmResult); // vm
console.log('localVar:', localVar); // initial value
console.log(global.localVar); // undefined

当需要一个沙箱环境执行多个脚本片段的时候,可以通过多次调用runInContext方法但是传入同一个vm.createContext()返回值实现。

超时控制及错误捕获

vm针对要执行的代码提供了超时机制,通过指定timeout参数即可以runInThisContext为例

const vm = require('vm');
let localVar = 'initial value';​
const vmResult = vm.runInThisContext('while(true) { 1 }; localVar = "vm";', { timeout: 1000});

vm.js:91
return super.runInThisContext(...args);
^
Error: Script execution timed out.
at Script.runInThisContext (vm.js:91:20)
at Object.runInThisContext (vm.js:298:38)
at Object.<anonymous> (/Users/xiji/workspace/learn/script.js:3:21)
at Module._compile (internal/modules/cjs/loader.js:678:30)
at Object.Module._extensions..js (internal/modules/cjs/loader.js:689:10)
at Module.load (internal/modules/cjs/loader.js:589:32)
at tryModuleLoad (internal/modules/cjs/loader.js:528:12)
at Function.Module._load (internal/modules/cjs/loader.js:520:3)
at Function.Module.runMain (internal/modules/cjs/loader.js:719:10)
at startup (internal/bootstrap/node.js:228:19)

可以通过try catch来捕获代码错误

const vm = require('vm');
let localVar = 'initial value';​
try {
const vmResult = vm.runInThisContext('while(true) { 1 }; localVar = "vm";', {
timeout: 1000
});
} catch(e) {
console.error('executed code timeout');
}

延迟执行

vm除了即时执行代码之外,也可以先编译然后过一段时间再执行,这就需要提到vm.Script了。其实无论是runInNewContext、runInThisContext还是runInThisContext,背后其实都创建了Script,从之前的报错信息就可以看出来 接下来我们就用vm.Script来重写本文开头的例子

const vm = require('vm');
let a = 1;
var script = new vm.Script('var b = 2; a = 3; a + b;');
setTimeout(() => {
let result = script.runInNewContext({a});
console.log(result); // 5
console.log(a); // 1
console.log(typeof b); // undefined
}, 300);

除了vm.Script,node在9.6版本中新增了vm.Module也可以做到延迟执行,vm.Module主要用来支持ES6 module,而且它的context在创建的时候就已经绑定好了,关于vm.Module目前还需要在命令行使用flag来启用支持

node --experimental-vm-module index.js

vm作为沙箱环境安全吗?

vm相对于eval来说更安全一些,因为它隔离了当前的上下文环境了,但是尽管如此依然可以访问标准的JS API和全局的NodeJS环境,因此vm并不安全,这个在官方文档里就提到了

The vm module is not a security mechanism. Do not use it to run untrusted code

请看下面的例子

const vm = require('vm');
vm.runInNewContext("this.constructor.constructor('return process')().exit()")
console.log("The app goes on...") // 永远不会输出

为了避免上面这种情况,可以将上下文简化成只包含基本类型,如下所示

let ctx = Object.create(null);
ctx.a = 1; // ctx上不能包含引用类型的属性
vm.runInNewContext("this.constructor.constructor('return process')().exit()", ctx);

针对原生vm存在的这个问题,有人开发了vm2包,可以避免上述问题,但是也不能说vm2就一定是安全的

const {VM} = require('vm2');
new VM().run('this.constructor.constructor("return process")().exit()');

虽然执行上述代码没有问题,但是由于vm2的timeout对于异步代码不起作用,所以下面的代码永远不会执行结束。

const { VM } = require('vm2');
const vm = new VM({ timeout: 1000, sandbox: {}});
vm.run('new Promise(()=>{})');

即使希望通过重新定义Promise的方式来禁用Promise的话,还是一个可以绕过的

const { VM } = require('vm2');
const vm = new VM({
timeout: 1000, sandbox: { Promise: function(){}}
});
vm.run('Promise = (async function(){})().constructor;new Promise(()=>{});');

以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持脚本之家。


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主题: Node.js其实变量
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