使用 Service Worker 实现 PWA 应用的免中间人攻击

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随着移动设备的普及,PWA(Progressive Web App)应用越来越被广泛使用。PWA应用能够在浏览器、桌面、移动端等各种场景内提供高质量、类似原生应用的用户体验,其最大的优点是可以在不安装应用的情况下就可以访问应用的功能。

然而,随着技术的进步,PWA应用也遭遇了越来越多的安全风险,尤其是中间人攻击,也称“MITM攻击”,使得用户使用这类应用时面临越来越大的风险。在中间人攻击中,攻击者会在用户的设备和服务端之间插入恶意代码,以获取敏感信息,使得用户的个人信息、账号密码等都处于被盗窃的状态。

此时,Service Worker 出现了,它是一种运行在 Web Worker 线程上的 JavaScript 脚本,被广泛用于 PWA 应用中,可以提供离线缓存、消息推送、前端请求拦截等功能。

因此,在这篇文章中,将深入了解 Service Worker 以及如何使用它来防止中间人攻击。

Service Worker 简介

Service Worker 是一种运行在浏览器背后的,脱离网页运行环境,不直接和 DOM 接触的 JavaScript 脚本。它作为一个代理可以拦截我们发起的所有网络请求,可以对任何请求执行操作,例如将请求转发到另一个服务器,或者使用缓存响应。

在工作原理上,Service Worker 是一种非常轻量级的线程,可以在后台运行,而不会对应用程序的平滑运行造成不良的影响。它不能直接访问 DOM,但可以通过 postMessage 将消息发送到页面的 JavaScript 代码。

Service Worker 主要用于以下三方面:

  1. 离线缓存:实现网页离线访问,提高用户体验。

  2. 本地资源缓存:将重要的资源缓存在本地,提高加载速度。

  3. 消息推送:可以在后台给用户发送系统通知。

中间人攻击的原理

在 HTTP 协议中,浏览器和服务端之间的通信没有受到任何安全机制的保护,因此就存在一种攻击方式 - 中间人攻击(MITM攻击)。它的原理是当用户的数据请求在发送到服务器之前,别人想办法插入自己的代码并使用户的请求暴露给它们自己,于是就可以获取用户的敏感信息,获得用户的个人信息、账号密码等。

使用 Service Worker 防止中间人攻击

在 PWA 应用中,可以使用 Service Worker 来防止中间人攻击。Service Worker 可以作为一个代理程序记录每个请求和响应,它可以修改,删除,拦截和重定向请求。对于 HTTPS 协议,其通信由 SSL/TLS 加密,能够较好的防止中间人攻击,但 HTTP 协议无法保护通信,因此需要在 Service Worker 中实现一些特殊的处理。

在 Service Worker 中防止中间人攻击需要实现以下几个步骤:

1. 实现 HTTPS 协议

首先,为了防止中间人攻击,所有应用都应该使用 HTTPS 协议。它能够有效的保护通信,并防止攻击者窃取用户敏感信息。

2. 实现证书校验

服务器通常会有一个数字证书以提供安全保障,具体实现方式如下。

  • 发送请求前,Service Worker 会发送跨域请求(OPTIONS)到预定义的地址上,在该地址下这个 Service Worker 预存的公钥、可用的数字签名算法(如:SHA-256)和支付方背书。

  • Server 会响应这个请求,在 Response 数据中返回自身的公钥和数字签名。

  • Service Worker 使用传回的公钥,验证自己收到的数字签名和数字证书是否有效。我们可以自己实现一组工具函数完成签名和验证的过程,或者使用像 node-forge 这样的框架来简化实现。如果签名通过,则 Service Worker 完成身份验证并继续获取所需资源。

3. 缓存响应

为了减少对服务器的请求,我们可以将资源保存在本地,Service Worker 可以用来缓存网络请求的响应。如下是如何为我们的应用添加缓存响应功能。

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展开代码

通过以上的代码,我们就能够设置并响应 Service Worker 缓存请求的响应,从而实现缓存 response 对象。

总结

本文介绍了 Service Worker 可以如何实现 PWA应用的免中间人攻击。虽然 HTTPS 协议已经具有一定的安全性保障,但是对于中间人攻击而言,安全性可能无法绝对保证。而 Service Worker 的出现,使我们有了一个可以在前端处理中间人攻击的利器。

我们使用 Service Worker 来缓存请求和响应,并在 Service Worker 内部验证服务器证书的方法就与传统的防止中间人攻击的机制不同。通过这种方法,我们可以在前端实现一套简单而高效防止中间人攻击的机制。

PWA 应用日益普及,保障这些应用的安全性日益被重视,逐渐向着更为智能化的发展道路迈进。在创建或是对 PWA 应用进行优化的过程中,如果需要保证数据的安全性,Service Worker 定能为您助力。

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