[ Web Hacking ] - Mitigation: Same Origin Policy

Same Origin Policy (SOP)

Cookie & Session 에서 쿠키에는 인증 상태를 나타내는 민감한 정보가 보관되며, 브라우저 내부에 저장된다고 했습니다. 그리고 브라우저가 웹 서비스에 접속할 때 브라우저는 자동으로 쿠키를 헤더에 포함시켜 요청을 내보낸다고 했습니다. 이 덕분에 우리는 포털 사이트, SNS와 같은 웹 서비스에 한 번 로그인한 후 일정 기간은 로그인하지 않고도 바로 서비스를 사용할 수 있습니다.

 

하지만 이용자가 악의적인 페이지를 접속했을 떄, ㅇ페이지가 자바스크립트를 사용해 이용자의 SNS웹 서비스로 요청을 보낸다면 어떻게 될까요? 우리가 이해한 대로라면, 브라우저는 요청을 보낼 때 헤더에 해당 웹 서비스 쿠키를 포함시킬 것입니다. 따라서 자바스크립트로 요청을 보낸 페이지는 로그인 된 이용자의 SNS응답을 받을 것입니다. 이에 더해 마음대로 페이지 접속자의 SNS에 글을 올리거나, 삭제하고, SNS 메신저를 읽는 것도 가능할 것입니다.

 

이와 같은 문제를 방ㅅ지하기 위해 동일 출처 정책, Same Origin Policy (SOP)보안 메커니즘이 탄생했습니다. SOP는 클라이언트 사이드 웹 보안에 있어 중요한 요소입니다. 실제로 클라이언트 사이드 공격은 이 SOP을 우회하기 위한 것이라고 해도 과언이 아닙니다. 이번 강의를 통해 SOP가 정확히 무엇이고, 어떻게 동작하는지, 더 나아가서 SOP에 대한 예외 상황에 대해 알아보겠습니다.

 

Same Origin Policy의 오리진 (Origin) 구분 방법

이제 브라우저가 가져온 정보의 출처인 오리진을 어떻게 구분하는지 알아보겠습니다. 먼저 오리진은 프로토콜 (Protocol, Scheme), 포트(Port), 호스트(Host)로 구성됩니다. 구성 요소가 모두 일치해야 동일한 오리진이라고 합니다. https://same-origin.com/라는 오리진과 아래 URL을 비교했을 떄 결과는 다음과 같습니다. 

 

SOP 실습

SOP는 Cross Origin이 아닌 Same Origin일 때만 정보를 읽을 수 있도록 해줍니다. 예시로 https://dreamhack.io에서 javascript를 이용해 SOP를 테스트 하는 코드를 작성하였습니다. 여기서 window.open은 새로운 창을 띄우는 함수이며, object.location.href는 객체가 가리키고 있는 URL주소를 읽어오는 코드입니다.

 

다음과 같은 코드를 Same Origin Site에서 치면 정상적으로 결과가 나옴을볼 수 있습니다.

 

다만 naver.com이런데서 위 명령어를 치면 Origin 오류가 발생하게 됩니다.

 

Cross Origin 데이터 읽기/쓰기

위와 같이 외부 출처에서 불러온 데이터를 읽으려고 할 때는 오류가 발생해 읽지 못합니다. 하지만 읽는 것 외에 데이터를 쓰는 것은 문제 없이 동작합니다. 즉, 아래와 같은 코드는 오류가 발생하지 않습니다.

crossNewWindow = window.open('https://theori.io');
crossNewWindow.location.href = "https://dreamhack.io";

Same Origin Polyicy (SOP) 데모

<!-- iframe 객체 생성 -->
<iframe src="" id="my-frame"></iframe>
<!-- Javascript 시작 -->
<script>
/* 2번째 줄의 iframe 객체를 myFrame 변수에 가져옵니다. */
let myFrame = document.getElementById('my-frame')
/* iframe 객체에 주소가 로드되는 경우 아래와 같은 코드를 실행합니다. */
myFrame.onload = () => {
    /* try ... catch 는 에러를 처리하는 로직 입니다. */
    try {
        /* 로드가 완료되면, secret-element 객체의 내용을 콘솔에 출력합니다. */
        let secretValue = myFrame.contentWindow.document.getElementById('secret-element').innerText;
        console.log({ secretValue });
    } catch(error) {
        /* 오류 발생시 콘솔에 오류 로그를 출력합니다. */
        console.log({ error });
    }
}
/* iframe객체에 Same Origin, Cross Origin 주소를 로드하는 함수 입니다. */
const loadSameOrigin = () => { myFrame.src = 'https://same-origin.com/frame.html'; }
const loadCrossOrigin = () => { myFrame.src = 'https://cross-origin.com/frame.html'; }
</script>
<!--
버튼 2개 생성 (Same Origin 버튼, Cross Origin 버튼)
-->
<button onclick=loadSameOrigin()>Same Origin</button><br>
<button onclick=loadCrossOrigin()>Cross Origin</button>
<!--
frame.html의 코드가 아래와 같습니다.
secret-element라는 id를 가진 div 객체 안에 treasure라고 하는 비밀 값을 넣어두었습니다.
-->
<div id="secret-element">treasure</div>

다음과 같은 홈페이지에서, iframe에 Same Origin이 아닌 Cross Origin을 넣었다면 세번째 동작 과정이 실패할 것입니다.

 

Cross Origin Resource Sharing (CORS)

SOP는 클라이언트 사이드 웹 보안에서 중요한 요소입니다. 하지만, 브라우저가 이러한 SOP에 구애 받지 않고 외부 철처에 대한 접근을 허용해주는 경우가 존재합니다. 예를 들면, 이미지나 자바스크립트, CSS등의 리소스를 불러오는 <img>, <style>, <script>등의 태그는 SOP의 영향을 받지 않습니다.

 

위 경우들 외에도 웹 서비스에서 동일 출처 정책인 SOP를 완화하여 다른 출처의 데이터를 처리 해야 하는 경우도 있습니다. 예를 들어 특정 포털 사이트가 카페, 블로그, 메일 서비스를 아래의 주소로 운영하고 있다고 합시다. 각 서비스의 Host가 다르기 때문에 브라우저는 각 사이트의 오리진이 다르다고 인식합니다.

• 카페: https://cafe.dreamhack.io
• 블로그: https://blog.dreamhack.io
• 메일: https://mail.dreamhack.io
• 메인: https://dreamhack.io

이러한 환경에서, 이용자가 수신한 메일의 개수를 메인 페이지에 출력하려면, 개발자는 메인 페이지에서 메일 서비스에 관련된 리소스를 요청하도록 해야 합니다. 이 때, 두 사이트는 오리진이 다르므로 SOP를 적용받지 않고 리소스를 공유할 방법이 필요합니다.

 

위와 같은 상황에서 자원을 공유하기 위해 사용할 수 있는 공유 방법을 교차 출처 리소스 공유 (Cross Origin Resource Sharing, CORS)라고 합니다. 교차 출처의 자원을 공유하는 방법은 CORS와 관련된 HTTP헤더를 추가하여 전송하는 방법을 사용합니다. 이 외에도 JSON with Padding (JSONP)방법을 통해 CORS를 대체할 수 있습니다.

 

CORS는 HTTP헤더에 기반하여 Cross Origin간에 리소스를 공유하는 방법입니다. 발신측에서 CORS헤더를 요청하면, 수신측에서 헤더를 구분해 정해진 규칙에 맞게 데이터를 가져갈 수 있도록 설정합니다.

 

웹 리소스 요청 코드

/*
    XMLHttpRequest 객체를 생성합니다. 
    XMLHttpRequest는 웹 브라우저와 웹 서버 간에 데이터 전송을
    도와주는 객체 입니다. 이를 통해 HTTP 요청을 보낼 수 있습니다.
*/
xhr = new XMLHttpRequest();
/* https://theori.io/whoami 페이지에 POST 요청을 보내도록 합니다. */
xhr.open('POST', 'https://theori.io/whoami');
/* HTTP 요청을 보낼 때, 쿠키 정보도 함께 사용하도록 해줍니다. */
xhr.withCredentials = true;
/* HTTP Body를 JSON 형태로 보낼 것이라고 수신측에 알려줍니다. */
xhr.setRequestHeader('Content-Type', 'application/json');
/* xhr 객체를 통해 HTTP 요청을 실행합니다. */
xhr.send("{'data':'WhoAmI'}");

발신측의 HTTP 요청

OPTIONS /whoami HTTP/1.1
Host: theori.io
Connection: keep-alive
Access-Control-Request-Method: POST
Access-Control-Request-Headers: content-type
Origin: https://dreamhack.io
Accept: */*
Referer: https://dreamhack.io/

서버의 응답

HTTP/1.1 200 OK
Access-Control-Allow-Origin: https://dreamhack.io
Access-Control-Allow-Methods: POST, GET, OPTIONS
Access-Control-Allow-Credentials: true
Access-Control-Allow-Headers: Content-Type

 

표를 살펴보면 발신측에서 POST방식으로 HTTP요청을 보냈으나, OPTIONS 메소드를 가진 HTTP요청이 전달된 것을 확인할 수 있습니다. 이를 CORS preflight라고 하며, 수신측에 웹 리소스를 요청해도 되는지 질의하는 과정입니다.

 

발신측의 HTTP요청을 보면 "Access-Control-Request"로 시작하는 헤더가 존재하는 것을 확인할 수 있습니다. 해당하는 헤더 뒤에 따라오는 Method와 Headers는 각각 메소드와 헤더를 추가적으로 사용할 수 있는지 질의합니다.

 

위처럼 질의하면 서버는 위와 같이 응답하게 됩니다.

 

• Access-Control-Allow-Origin
  • 헤더 값에 해당하는 Origin에서 들어오는 요청만 처리합니다.
• Access-Control-Allow-Methods
  • 헤더 값에 해당하는 메소드의 요청만 처리합니다.
• Access-Control-Allow-Credentials
  • 쿠키 사용 여부를 판단합니다. 예시의 경우 쿠키의 사용을 허용합니다.
• Access-Control-Allow-Headers
  • 헤더 값에 해당하는 헤더의 사용 가능 여부를 나타냅니다.

 

위 과정을 마치면 브라우저는 수신측의 응답이 발신측의 요청과 상응하는지 확인해야 하고, 그때야 비로소 POST요청을 보내 수신측의 웹 리소스를 요청하는 HTTP요청을 보내게 됩니다

 

JSON with Padding (JSONP)

좀 전에 이미지나 자바스크립트, CSS등의 리소스는 SOP에 구애 받지 않고 외부 출처에 대해 접근을 허용한다고 하였스니다. JSONP방식은 이러한 특징을 이용해 <script>태그로 Cross Origin의 데이터를 불러옵니다. 하지만 <script>태그 내에서는 데이터를 자바스크립트의 코드로 인식하기 때문에 Callback 함수를 활용해야 합니다. Cross Origin에 요청할 때 callback파라미터에 어떤 함수로 받아오는 데이터를 핸들링할지 넘겨주면, 대상 서버는 전달된 Callback으로 데이터를 감싸 응답합니다.

 

웹 리소스 요청 코드

<script>
/* myCallback이라는 콜백 함수를 지정합니다. */
function myCallback(data){
    /* 전달받은 인자에서 id를 콘솔에 출력합니다.*/
	console.log(data.id)
}
</script>
<!--
https://theori.io의 스크립트를 로드하는 HTML 코드입니다.
단, callback이라는 이름의 파라미터를 myCallback으로 지정함으로써
수신측에게 myCallback 함수를 사용해 수신받겠다고 알립니다.
-->
<script src='http://theori.io/whoami?callback=myCallback'></script>

웹  리소스 요청에 따른 응답 코드

/*
수신측은 myCallback 이라는 함수를 통해 요청측에 데이터를 전달합니다.
전달할 데이터는 현재 theori.io에서 클라이언트가 사용 중인 계정 정보인
{'id': 'dreamhack'} 입니다. 
*/
myCallback({'id':'dreamhack'});

 

callback파라미터로 myCallback을 함꼐 전달합니다. Cross Origin에서는 응답할 데이터를 myCallback함수의 인자로 전달될 수 있도록 myCallback으로 감싸 Javascript코드를 반환해 줍니다. 반환된 코드는 요청측에서 실행되기 때문에 3~6번줄에서 정의된 myCallback함수가 전달된 데이터를 읽을 수 있습니다.