安全沙箱:保护浏览器系统安全

单进程架构的浏览器在安全性方面存在一些局限性,主要是由于整个浏览器共享一个进程而缺乏足够的隔离。

单进程架构使得浏览器的不同组件,如标签页、插件和渲染引擎,共享同一个进程。这意味着如果一个标签页或插件发生故障,可能会影响整个浏览器,因为它们无法在独立的进程中运行。在单进程架构中,实现有效的沙箱保护更加困难,并且难以实现进程级别的权限控制因为整个浏览器进程的权限可能需要更广泛地访问系统资源。单进程架构中的渲染引擎负责处理网页内容的渲染和呈现,但如果存在漏洞,攻击者可能能够通过恶意网页执行代码并获得对浏览器进程的控制。

多进程架构为什么会更安全

如图,在现代浏览器中,通常将浏览器划分为两个主要部分:浏览器内核(Browser Engine)和渲染引擎(Rendering Engine)。这两个部分协同工作,负责处理用户输入、加载和渲染网页内容等任务。下面是对这两部分的详细讲解:

浏览器内核(Browser Engine):

  • 主要职责 浏览器内核负责处理用户界面和渲染引擎之间的交互,管理用户界面的展示和交互。它解释用户输入(如鼠标点击和键盘输入),调用相应的渲染引擎来显示请求的内容,并与渲染引擎协调网页的加载和渲染过程。
  • 组成部分: 浏览器内核由两个主要组件组成:
    • 呈现引擎(Rendering Engine):
    • 用户界面后端(User Interface Backend):
  • 示例: 常见的浏览器内核有WebKit(用于Chrome 和 Safari)、Blink(用于最新版本的Chrome)等。

渲染引擎(Rendering Engine):

  • 主要职责: 渲染引擎负责解析网页内容(HTML、CSS、JavaScript等),构建文档对象模型(DOM)和渲染树,然后将其转化为用户可以与之交互的可视化页面。渲染引擎负责处理布局、绘制和用户交互等方面的任务。
  • 组成部分: 渲染引擎由多个模块组成,包括:
    • HTML 解释器
    • CSS 解释器
    • 布局引擎
    • 绘制引擎
  • 示例: 常见的渲染引擎有WebKit(用于Chrome 和 Safari)、Gecko(用于Firefox)、Blink(用于最新版本的Chrome)等。

安全沙箱

先来看看什么是安全沙箱再来分析为什么要这么划分。

安全沙箱(Security Sandbox)是一种用于增强应用程序或系统安全性的技术手段。它通过限制程序或进程的权限,将其置于受控的环境中,以防止其对系统造成潜在威胁。安全沙箱通常用于隔离不受信任的代码、应用程序或脚本,以减小潜在的安全风险。

因为网络资源什么都有,存在不确定性,所以浏览器默认所有的网络资源都是不可信的,但是假如说你下来了一个恶意程序但是你不执行他,那这个恶意程序是不会生效的,所以浏览器可以安全的下载各种网络资源,但是执行这些的时候,就不安全了,而执行这些需要在渲染进程中执行(解析HTML、解析CSS、执行JavaScript等等),所以需要将渲染进程和操作系统隔离,以防止恶意程序获取对操作系统的控制或者其他不安全的行为。

安全沙箱最小的保护单位是进程,而单进程浏览器需要频繁访问或者修改操作系统的数据,这也就是单进程浏览器无法被安全沙箱保护的原因。

安全沙箱又是如何保护浏览器安全和操作系统安全的

安全沙箱在浏览器和操作系统中的应用主要通过限制程序的访问权限和隔离执行环境来提高系统安全。

隔离网页:

  • 单独进程/线程:浏览器中的每个标签页通常运行在单独的进程或线程中,使得它们相互隔离。这意味着一个标签页的问题不会直接影响到其他标签页,提高了浏览器的稳定性和安全性。

沙箱限制:

  • 权限限制:安全沙箱通过限制网页脚本的访问权限,确保它们无法执行危险的系统操作。例如,限制对文件系统、系统调用和敏感浏览器 API 的访问。

插件和扩展沙箱:

  • 隔离执行环境:浏览器中的插件和扩展通常也在独立的沙箱中运行,以防止它们对浏览器和用户数据造成潜在风险。

资源控制:

  • 资源限制: 安全沙箱可以限制网页对系统资源的访问,包括内存、CPU、网络等。这有助于防止资源滥用和拒绝服务攻击。

沙箱逃逸防护:

  • 沙箱逃逸防范:安全沙箱需要实施严格的沙箱逃逸防护机制,以防止攻击者绕过沙箱限制,执行恶意代码。

运行时监测:

  • 行为监测:安全沙箱通常包含运行时监测机制,用于检测不正常的行为或潜在的攻击,如行为分析、代码审查和异常检测。
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