JS `Realms` / `Compartments` (提案) `Security Guarantees` 与 `Policy Enforcement`

各位观众，晚上好！今天咱们聊点硬核的，关于 JavaScript 领域里的“国中之国”—— Realms 和 Compartments，以及它们提供的安全保障和策略执行。准备好了吗？咱们发车！

第一站：JS 安全的“围城”

在 JavaScript 的世界里，安全一直是个让人头疼的问题。想象一下，你在运行一段来自第三方的代码，你根本不知道它会干些什么。它可能会偷偷读取你的 Cookie，向你的服务器发送恶意请求，甚至篡改你的页面。这就像在你的房子里住进了一个你不信任的房客，随时可能给你带来麻烦。

传统的 JavaScript 安全模型，就像在一个巨大的、没有围墙的院子里，所有代码都在同一个全局环境中运行。这意味着任何代码都可以访问和修改全局变量，包括 window、document 等等。这无疑给恶意代码提供了可乘之机。

但是，有了 Realms 和 Compartments，情况就不一样了。它们就像在你的院子里建起了几座独立的“围城”，每个围城都有自己的全局环境，代码只能在自己的围城里活动，无法轻易影响其他围城。这样，即使某个围城里的代码出了问题，也不会影响到整个院子的安全。

第二站：Realm 的诞生：一个独立的国度

Realm 可以理解为一个独立的 JavaScript 执行环境。它拥有自己的全局对象（Global Object）和内置对象（Built-in Objects），例如 Object、Array、String 等等。这意味着，每个 Realm 都有自己的一套“规则”和“资源”。

创建 Realm 的方法很简单：

// 如果你的环境支持 Realms API (目前还没有正式标准化，polyfill可以使用)
const realm = new Realm();

// 在 Realm 中执行代码
const result = realm.evaluate("2 + 2");
console.log(result); // 输出：4

// 获取 Realm 的全局对象
const global = realm.global;
global.myVariable = "Hello from Realm";
console.log(global.myVariable); // 输出：Hello from Realm

这段代码创建了一个新的 Realm，并在其中执行了一段 JavaScript 代码。可以看到，result 的值是 4，这表明代码在 Realm 中成功执行了。此外，我们还获取了 Realm 的全局对象，并在其中定义了一个新的变量 myVariable。

关键点：

隔离性: Realm 提供了代码隔离，一个 Realm 中的代码无法直接访问另一个 Realm 中的全局变量。
内置对象: 每个 Realm 都有自己的一套内置对象，这意味着你可以控制 Realm 中可用的 API。
评估代码: realm.evaluate() 方法允许你在 Realm 中执行任意 JavaScript 代码。
global对象: realm.global 属性允许你访问 Realm 的全局对象，并与 Realm 中的代码进行交互。

第三站：Compartment 的精细控制：围城里的房子

Compartment 比 Realm 更进一步，它提供了更细粒度的代码隔离和依赖管理。可以将 Compartment 看作是 Realm 中的一个“房子”，每个房子都有自己的模块系统和依赖关系。

Compartment 的主要作用是：

模块隔离: Compartment 可以将不同的模块隔离起来，防止它们互相干扰。
依赖管理: Compartment 可以控制模块之间的依赖关系，确保模块只能访问其允许访问的资源。
策略执行: Compartment 可以执行安全策略，例如限制模块可以访问的 API 或资源。

创建 Compartment 需要用到一个叫做 Module 的概念。Module 代表一个独立的模块，它可以包含代码、依赖关系和导出。

// 假设我们有一个模块的代码
const moduleCode = `
  export function add(a, b) {
    return a + b;
  }
`;

// 创建一个 Module
const module = new Module(moduleCode, {
  // 指定模块的依赖关系（这里没有依赖）
  imports: {},
  // 指定模块的导出
  exports: ["add"],
});

// 创建一个 Compartment
const compartment = new Compartment({
  // 指定 Compartment 中包含的模块
  modules: {
    myModule: module,
  },
  // 指定 Compartment 的全局对象（可以是一个 Realm 的全局对象）
  globalThis: Realm.global, // 这里假设 Realm 已经创建
});

// 获取模块的导出
const add = compartment.globalThis.myModule.add;

// 调用模块的函数
const result = add(2, 3);
console.log(result); // 输出：5

这段代码创建了一个包含 add 函数的模块，然后将该模块放入一个 Compartment 中。可以看到，我们可以通过 compartment.globalThis 访问 Compartment 的全局对象，并从中获取模块的导出。

关键点：

模块化: Compartment 基于模块化的思想，将代码组织成独立的模块。
依赖管理: Compartment 允许你指定模块之间的依赖关系，确保模块只能访问其允许访问的资源。
策略执行: Compartment 可以执行安全策略，例如限制模块可以访问的 API 或资源。
全局对象: Compartment 可以使用 Realm 的全局对象，也可以创建自己的全局对象。

第四站：安全保障：捍卫你的数据

Realms 和 Compartments 提供的安全保障主要体现在以下几个方面：

代码隔离: 恶意代码无法直接访问其他 Realm 或 Compartment 中的数据。
权限控制: 你可以控制 Realm 或 Compartment 中可用的 API 和资源。
依赖管理: 你可以限制模块之间的依赖关系，防止恶意模块篡改其他模块的代码。
沙箱环境: Realms 和 Compartments 可以作为沙箱环境，用于运行不受信任的代码。

举个例子，假设你正在开发一个浏览器插件，需要加载来自第三方的 JavaScript 代码。为了防止恶意代码篡改你的插件，你可以将第三方代码放入一个 Realm 或 Compartment 中。

// 创建一个 Realm
const realm = new Realm();

// 加载第三方代码
try {
  realm.evaluate(thirdPartyCode);
} catch (error) {
  console.error("第三方代码执行出错:", error);
  // 进行错误处理，防止恶意代码影响你的插件
}

// 与第三方代码交互（需要谨慎处理）
const result = realm.global.myFunction();
console.log(result);

在这个例子中，我们将第三方代码放入一个 Realm 中，并在 try...catch 块中执行它。如果第三方代码执行出错，我们可以捕获错误并进行处理，防止恶意代码影响你的插件。

第五站：策略执行：制定你的规则

除了提供代码隔离，Realms 和 Compartments 还可以用于执行安全策略。例如，你可以限制 Realm 或 Compartment 中可以访问的 API，或者限制模块之间的依赖关系。

策略执行可以通过以下几种方式实现：

修改全局对象: 你可以修改 Realm 或 Compartment 的全局对象，例如删除或替换某些内置对象。
使用 Proxy: 你可以使用 Proxy 对象来拦截对全局对象的访问，并根据策略进行处理。
自定义加载器: 你可以自定义模块加载器，控制模块的加载过程和依赖关系。

举个例子，假设你希望限制 Realm 中可以访问的 console.log 函数。你可以这样做：

// 创建一个 Realm
const realm = new Realm();

// 修改全局对象，删除 console.log 函数
delete realm.global.console.log;

// 在 Realm 中执行代码
try {
  realm.evaluate("console.log('Hello from Realm')");
} catch (error) {
  console.error("console.log 函数不可用:", error);
  // 进行错误处理
}

在这个例子中，我们删除了 Realm 的全局对象中的 console.log 函数。当 Realm 中的代码尝试调用 console.log 函数时，会抛出一个错误。

第六站：表格总结：一目了然

为了更好地理解 Realms 和 Compartments 的区别和联系，我们用一个表格来总结一下：

特性	Realm	Compartment
隔离级别	进程级别	模块级别
全局对象	拥有独立的全局对象	可以共享 Realm 的全局对象，也可以有自己的全局对象
模块系统	没有内置模块系统	内置模块系统
依赖管理	没有内置依赖管理	提供依赖管理功能
策略执行	可以通过修改全局对象实现策略执行	可以通过修改全局对象、Proxy、自定义加载器实现策略执行
用途	运行不受信任的代码，创建独立的执行环境	模块隔离、依赖管理、策略执行
实现复杂度	相对简单	相对复杂
性能开销	相对较高	相对较低

第七站：代码示例：更上一层楼

下面我们提供一个更完整的代码示例，演示如何使用 Realms 和 Compartments 来创建一个安全的沙箱环境。

// 创建一个 Realm
const realm = new Realm();

// 创建一个 Compartment
const compartment = new Compartment({
  // 指定 Compartment 的全局对象（使用 Realm 的全局对象）
  globalThis: realm.global,
  // 指定 Compartment 的模块加载器
  resolveHook: (specifier, referrerModule) => {
    // 限制模块只能加载指定的模块
    if (specifier === "safe-module") {
      return "safe-module";
    } else {
      throw new Error(`不允许加载模块: ${specifier}`);
    }
  },
  importHook: (specifier) => {
    // 加载指定的模块
    if (specifier === "safe-module") {
      return new Module(`
        export function safeFunction() {
          return "This is a safe function";
        }
      `);
    } else {
      throw new Error(`不允许加载模块: ${specifier}`);
    }
  },
});

// 在 Compartment 中执行代码
try {
  const result = compartment.globalThis.eval(`
    import { safeFunction } from "safe-module";
    safeFunction();
  `);
  console.log(result); // 输出：This is a safe function
} catch (error) {
  console.error("代码执行出错:", error);
  // 进行错误处理
}

// 尝试加载不安全的模块
try {
  const result = compartment.globalThis.eval(`
    import { unsafeFunction } from "unsafe-module";
    unsafeFunction();
  `);
  console.log(result);
} catch (error) {
  console.error("代码执行出错:", error); // 输出：不允许加载模块: unsafe-module
  // 进行错误处理
}

在这个例子中，我们创建了一个 Realm 和一个 Compartment。我们使用 resolveHook 和 importHook 来自定义模块加载器，限制 Compartment 只能加载 safe-module 模块。当 Compartment 中的代码尝试加载 unsafe-module 模块时，会抛出一个错误。

第八站：注意事项：小心驶得万年船

虽然 Realms 和 Compartments 提供了强大的安全保障，但仍然需要注意以下几点：

性能开销: 创建和管理 Realms 和 Compartments 会带来一定的性能开销，需要根据实际情况进行权衡。
API 兼容性: Realms 和 Compartments API 还没有正式标准化，不同的 JavaScript 引擎的实现可能存在差异。
代码复杂性: 使用 Realms 和 Compartments 会增加代码的复杂性，需要仔细设计和测试。
安全漏洞: Realms 和 Compartments 并不是万无一失的，仍然可能存在安全漏洞，需要及时关注和修复。

第九站：未来展望：更美好的明天

Realms 和 Compartments 是 JavaScript 安全领域的重要进展，它们为我们提供了更强大的代码隔离和策略执行能力。随着 JavaScript 技术的不断发展，我们可以期待 Realms 和 Compartments 在未来发挥更大的作用，例如：

WebAssembly 集成: 将 WebAssembly 模块放入 Realm 或 Compartment 中，提供更安全的执行环境。
Serverless Functions: 使用 Realms 和 Compartments 来隔离 Serverless Functions，防止恶意代码影响其他函数。
Plugin Systems: 构建更安全的插件系统，允许用户安装来自第三方的插件，而不用担心安全问题。

总结陈词：

Realms 和 Compartments 就像 JavaScript 安全的“堡垒”，它们通过代码隔离和策略执行，为我们提供了一个更安全、更可控的执行环境。虽然它们还不够完美，但它们代表了 JavaScript 安全的未来方向。希望今天的分享能帮助大家更好地理解 Realms 和 Compartments，并在实际项目中应用它们，构建更安全的 JavaScript 应用。

好了，今天的讲座就到这里，感谢大家的收听！咱们下期再见！

发表回复 取消回复

发表回复取消回复