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WebAssembly 安全的现在和未来
说明
正如我们 最近解释的，WebAssembly 是一种用于以任何语言编写的软件的二进制格式，旨在最终无需更改就能在任意平台运行。WebAssembly 的第一个应用是在 Web 浏览器中，以使网站更快、更具交互性。计划将 WebAssembly 推向 Web 之外，从各种服务器到物联网，创造了与安全问题一样多的机会。这篇文章是对这些问题和 WebAssembly 安全模型的介绍性概述。
WebAssembly 跟 JavaScript 很像
在 Web 浏览器内部，WebAssembly 模块由执行 JavaScript 代码的同一 虚拟机 管理。因此，WebAssembly 可用于造成与 JavaScript 相同的危害，只是效率更高，并且不易被察觉。由于 JavaScript 是纯文本，运行前需要浏览器的编译，而 WebAssembly 是一种可立即运行的二进制格式，后者运行速度更快，也更难被扫描出（即使用杀毒软件）其中的恶意指令。
WebAssembly 的这种 代码混淆 效果已经被用来弹出不受欢迎的广告或打开要求敏感数据的虚假 技术支持 窗口。另一个把戏则是自动将浏览器重定向到包含真正危险的恶意软件的 登陆 页面。
最后，就像 JavaScript 一样，WebAssembly 可能被用来 窃取 处理能力而不是数据。2019 年，对 150 个不同的 WASM 模块的分析发现，其中约 32% 被用于加密货币挖掘。
WebAssembly 沙箱和接口
WebAssembly 代码在由 虚拟机（而不是操作系统）管理的沙箱中封闭运行。这使它无法看到主机，也无法直接与主机交互。对系统资源（文件、硬件或互联网连接）的访问只能通过该虚拟机提供的 WebAssembly 系统接口 进行。
WASI 不同于大多数其他应用程序编程接口，它具有独特的安全特性，真正推动了 WASM 在传统服务器和边缘服务器计算场景中的采用，这将是下一篇文章的主题。在这里，可以说，当从 Web 迁移到其他环境时，它的安全影响会有很大的不同。现代网络浏览器是极其复杂的软件，但它是建立在数十年的经验和数十亿人的日常测试之上的。与浏览器相比，服务器或物联网设备几乎是未知领域。这些平台的虚拟机将需要扩展 WASI，因此，肯定会带来新的安全挑战。
WebAssembly 中的内存和代码管理
与普通的编译程序相比，WebAssembly 应用程序对内存的访问非常有限，对它们自己也是如此。WebAssembly 代码不能直接访问尚未调用的函数或变量，不能跳转到任意地址，也不能将内存中的数据作为字节码指令执行。
在浏览器内部，WASM 模块只能获得一个连续字节的全局数组（线性内存）进行操作。WebAssembly 可以直接读写该区域中的任意位置，或者请求增加其大小，但仅此而已。这个线性内存也与包含其实际代码、执行堆栈、当然还有运行 WebAssembly 的虚拟机的区域分离。对于浏览器来说，所有这些数据结构都是普通的 JavaScript 对象，与所有其他使用标准过程的对象隔离。
结果很好，但并不完美
所有这些限制使得 WebAssembly 模块很难做出不当行为，但也并非不可能。
沙箱化的内存使 WebAssembly 几乎不可能接触到 外部 的东西，也使操作系统更难防止 内部 发生不好的事情。传统的内存监测机制，比如 Stack Canaries 能注意到是否有代码试图扰乱它不应该接触的对象，在这里不奏效。
事实上，WebAssembly 只能访问自己的线性内存，但可以直接访问，这也可能为攻击者的行为 提供便利。有了这些约束和对模块源代码的访问，就更容易猜测覆盖哪些内存位置可能造成最大的破坏。局部变量似乎也 可能 被破坏，因为它们停留在线性内存中的无监督的堆栈中。
2020年的一篇关于 WebAssembly 的二进制安全性 的论文指出，WebAssembly 代码仍然可以在设定的常量内存中覆盖字符串文字。同一篇论文描述了在三个不同的平台（浏览器、Node.JS 上的服务端应用程序和独立 WebAssembly 虚拟机的应用程序）上，WebAssembly 可能比编译为原生二进制文件时更不安全的其他方式。建议进一步阅读此主题。
通常，认为 WebAssembly 只能破坏其自身沙箱中的内容的想法可能会产生误导。WebAssembly 模块为调用它们的 JavaScript 代码做繁重的工作，每次都交换变量。如果模块在这些变量中的任意一处写入不安全的调用 WebAssembly 的 JavaScript 代码，就 会 导致崩溃或数据泄露。
未来的方向
WebAssembly 的两个新出现的特性：并发 和内部垃圾收集，肯定会影响其安全性（如何影响以及影响多少，现在下结论还为时过早）。
并发允许多个 WebAssembly 模块在同一个虚拟机中并行。目前，只有通过 JavaScript web workers 才能实现这一点，但更好的机制正在开发中。安全方面，他们可能会带来以前不需要的大量的代码，会导致出现更多的错误。
原生的垃圾收集器 需要提高性能和安全性，但最重要的是在经过良好测试的浏览器的 Java 虚拟机 （收集它们自己内部的所有垃圾）之外使用 WebAssembly。当然，甚至这个新代码也可能成为漏洞和攻击的另一个入口。
往好处想，使 WebAssembly 比现在更安全的通用策略也是存在的。再次引用 这篇文章，这些策略包括：编译器改进，栈、堆和常量数据 分离 的线性存储机制，以及避免使用 不安全的语言（如 C）编译 WebAssembly 模块代码。
本文 WebAssembly 安全的现在和未来 首次发表在 Linux 基金会 - 培训。
via: https://www.linux.com/news/webassembly-security-now-and-in-the-future/
作者：Dan Brown 选题：lujun9972 译者：hanszhao80 校对：校对者ID