JS `Browser Extension Security` `Content Scripts` `Isolation` 与 `Manifest V3`

早上好，各位程序猿和程序媛们！欢迎来到今天的“浏览器扩展安全深度剖析”讲座。今天咱们不聊那些“高大上”的概念，就来点实在的，扒一扒浏览器扩展的“底裤”，看看它究竟是如何在浏览器里“兴风作浪”的，以及如何保证咱们用户的安全。

咱们今天的重点是：JS、浏览器扩展安全、Content Scripts、隔离以及 Manifest V3。

浏览器扩展：看似简单，实则复杂

想象一下，浏览器扩展就像一个“寄生兽”，它寄生在你的浏览器里，可以修改网页内容，读取你的浏览历史，甚至偷偷摸摸地发送数据。听起来有点可怕吧？但别慌，浏览器也有一套机制来约束这些“寄生兽”，这就是我们今天要讨论的核心。

Content Scripts：网页的“美容师”

Content Scripts 是浏览器扩展中最常用的部分，它可以注入到网页中，修改网页的 DOM 结构，添加新的功能，或者读取网页的数据。简单来说，它就是网页的“美容师”，可以给网页“化妆”，让它看起来更漂亮，功能更强大。

Content Scripts 的工作原理：

匹配规则： Content Scripts 通过 manifest.json 文件中定义的 matches 字段来确定哪些网页需要注入。
注入时机： Content Scripts 可以选择在网页加载完成之前或之后注入。
权限限制： Content Scripts 只能访问有限的浏览器 API，并且受到严格的权限限制。

manifest.json 示例：

{
  "manifest_version": 3,
  "name": "我的第一个扩展",
  "version": "1.0",
  "description": "一个简单的扩展，用于修改网页背景颜色",
  "permissions": [
    "activeTab",
    "storage"
  ],
  "content_scripts": [
    {
      "matches": ["https://www.example.com/*"],
      "js": ["content.js"],
      "css": ["content.css"],
      "run_at": "document_end"
    }
  ]
}

在这个例子中，content.js 和 content.css 文件会被注入到所有 https://www.example.com/ 域名下的网页中。run_at 字段指定了注入时机为 document_end，即在网页文档加载完成之后。

content.js 示例：

// content.js
document.body.style.backgroundColor = "lightblue";

// 从 storage 中读取颜色设置
chrome.storage.sync.get(['backgroundColor'], function(result) {
  if (result.backgroundColor) {
    document.body.style.backgroundColor = result.backgroundColor;
  }
});

//监听来自 popup.js 的消息
chrome.runtime.onMessage.addListener(
  function(request, sender, sendResponse) {
    if (request.message === "changeColor") {
      document.body.style.backgroundColor = request.color;
      //将颜色保存到storage
      chrome.storage.sync.set({backgroundColor: request.color}, function() {
        console.log('Color is saved!');
      });
      sendResponse({message: "Color changed!"});
    }
  }
);

这段代码会将网页的背景颜色设置为淡蓝色，并且可以从 storage 中读取用户设置的颜色。它还监听来自 popup的消息，如果收到更改颜色的消息，就会更改背景色并保存到 storage。

content.css 示例：

/* content.css */
body {
  font-family: sans-serif;
}

这段代码会修改网页的字体为 sans-serif。

隔离：Content Scripts 的“安全屋”

Content Scripts 运行在一个独立的 JavaScript 环境中，与网页的 JavaScript 代码隔离。这意味着 Content Scripts 不能直接访问网页的变量和函数，也不能被网页的 JavaScript 代码修改。这种隔离机制可以防止恶意网页攻击 Content Scripts，保证扩展的安全。

隔离的实现方式：

浏览器为每个 Content Scripts 创建一个独立的 JavaScript 环境，称为 “content world”。这个环境与网页的 “page world” 隔离。Content Scripts 只能通过特定的 API 与网页进行交互，例如通过 window.postMessage 发送消息。

window.postMessage 示例：

Content Script (content.js):

// 向网页发送消息
window.postMessage({ type: "FROM_CONTENT_SCRIPT", text: "Hello from content script!" }, "*");

// 监听来自网页的消息
window.addEventListener("message", function(event) {
  if (event.source != window)
    return;

  if (event.data.type && (event.data.type == "FROM_PAGE")) {
    console.log("Content script received: " + event.data.text);
  }
}, false);

网页 JavaScript (injected into the page):

// 监听来自 Content Script 的消息
window.addEventListener("message", function(event) {
  if (event.source != window)
    return;

  if (event.data.type && (event.data.type == "FROM_CONTENT_SCRIPT")) {
    console.log("Page received: " + event.data.text);
    // 向 Content Script 发送消息
    window.postMessage({ type: "FROM_PAGE", text: "Hello from page!" }, "*");
  }
}, false);

在这个例子中，Content Scripts 和网页通过 window.postMessage 相互发送消息。需要注意的是，event.source != window 的检查非常重要，它可以防止恶意脚本伪造消息。

Manifest V3：更安全的“游戏规则”

Manifest V3 是 Chrome 扩展的最新版本，它引入了许多重要的安全改进，旨在提高扩展的安全性、隐私性和性能。

Manifest V3 的主要变化：

移除了 eval() 函数： eval() 函数允许执行任意 JavaScript 代码，这会带来严重的安全风险。Manifest V3 禁止在扩展中使用 eval() 函数。
禁止远程代码执行： Manifest V3 不允许扩展从远程服务器加载代码。所有代码必须打包在扩展中。
使用 Service Worker 替代 Background Pages： Background Pages 会一直运行，消耗系统资源。Manifest V3 使用 Service Worker 替代 Background Pages，Service Worker 只有在需要时才会被激活，可以节省系统资源。
声明式 Net Request API： Manifest V3 引入了声明式 Net Request API，允许扩展声明性地指定如何修改网络请求，而不需要运行 JavaScript 代码。这可以提高性能和安全性。

manifest.json (Manifest V3) 示例：

{
  "manifest_version": 3,
  "name": "我的Manifest V3扩展",
  "version": "1.0",
  "description": "一个 Manifest V3 扩展示例",
  "permissions": [
    "activeTab",
    "storage",
    "declarativeNetRequest"
  ],
  "host_permissions": [
    "https://www.example.com/*"
  ],
  "background": {
    "service_worker": "background.js"
  },
  "content_scripts": [
    {
      "matches": ["https://www.example.com/*"],
      "js": ["content.js"]
    }
  ],
  "declarative_net_request" : {
    "rule_resources" : [{
      "id": "ruleset_1",
      "enabled": true,
      "path": "rules.json"
    }]
  }
}

在这个例子中，background 字段指定了 Service Worker 的入口点为 background.js。declarative_net_request 字段配置了声明式 Net Request API，指定了规则文件为 rules.json。host_permissions 字段列出了扩展需要访问的域名。

background.js (Service Worker) 示例：

// background.js
console.log("Service Worker started");

chrome.runtime.onInstalled.addListener(() => {
  console.log("Extension installed");
});

// 监听来自 content.js 的消息
chrome.runtime.onMessage.addListener(
  function(request, sender, sendResponse) {
    if (request.message === "ping") {
      sendResponse({message: "pong"});
    }
  }
);

这段代码会在 Service Worker 启动时打印一条消息，并在扩展安装时打印另一条消息。它还监听来自 content.js 的消息，如果收到 "ping" 消息，就会回复 "pong" 消息。

rules.json (Declarative Net Request Rules) 示例：

[
  {
    "id": 1,
    "priority": 1,
    "action": { "type": "block" },
    "condition": { "urlFilter": "*.adserver.com/*", "resourceTypes": ["script", "image"] }
  }
]

这个规则会阻止所有来自 *.adserver.com/* 的脚本和图片请求。

安全最佳实践：让你的扩展更安全

最小权限原则： 只申请扩展需要的最小权限。不要申请不必要的权限，这会增加扩展被攻击的风险。
输入验证： 对所有来自用户或网页的输入进行验证，防止 XSS 攻击。
Content Security Policy (CSP)： 使用 CSP 来限制 Content Scripts 可以加载的资源，防止恶意代码注入。
定期更新： 定期更新扩展，修复已知的安全漏洞。
代码审查： 对代码进行审查，确保没有安全问题。
使用 HTTPS： 使用 HTTPS 协议来保护数据传输的安全。
避免使用 eval()： 尽量避免使用 eval() 函数，如果必须使用，请确保输入是可信的。
了解 Manifest V3： 尽快迁移到 Manifest V3，享受更安全的扩展环境。
使用 chrome.storage API： 使用 chrome.storage API 来存储数据，而不是使用 localStorage 或 cookies，因为 chrome.storage API 更加安全。
小心第三方库： 谨慎使用第三方库，确保这些库是可信的，并且没有安全漏洞。
监听 chrome.runtime.onMessageExternal： 如果你的扩展需要接收来自其他扩展的消息，请使用 chrome.runtime.onMessageExternal 监听，并验证消息的发送者。

总结：安全无小事

浏览器扩展安全是一个复杂而重要的课题。作为开发者，我们有责任确保我们的扩展是安全的，并且不会损害用户的利益。希望今天的讲座能帮助大家更好地理解浏览器扩展安全，并采取相应的措施来保护用户的安全。记住，安全无小事，防患于未然！

咱们今天就到这里，感谢各位的参与！如果有什么问题，欢迎提问。