跨域問題的產生原因和相應的解決方式

瀏覽器安全的基石是"同源政策"（same-origin policy）。很多開發者都知道這一點，但瞭解得不全面。

本文詳細介紹"同源政策"的各個方面，以及如何規避它。

一、概述

1.1 含義

1995年，同源政策由 Netscape 公司引入瀏覽器。目前，所有瀏覽器都實行這個政策。

最初，它的含義是指，A網頁設置的 Cookie，B網頁不能打開，除非這兩個網頁"同源"。所謂"同源"指的是"三個相同"。

• 協議相同
• 域名相同
• 端口相同

舉例來說，http://www.example.com/dir/page.html這個網址，協議是http://，域名是www.example.com，端口是80（默認端口可以省略）。它的同源情況如下。

• http://www.example.com/dir2/other.html：同源
• http://example.com/dir/other.html：不同源（域名不同）
• http://v2.www.example.com/dir/other.html：不同源（域名不同）
• http://www.example.com:81/dir/other.html：不同源（端口不同）

1.2 目的

同源政策的目的，是爲了保證用戶信息的安全，防止惡意的網站竊取數據。

設想這樣一種情況：A網站是一家銀行，用戶登錄以後，又去瀏覽其他網站。如果其他網站可以讀取A網站的 Cookie，會發生什麼？

很顯然，如果 Cookie 包含隱私（比如存款總額），這些信息就會泄漏。更可怕的是，Cookie 往往用來保存用戶的登錄狀態，如果用戶沒有退出登錄，其他網站就可以冒充用戶，爲所欲爲。因爲瀏覽器同時還規定，提交表單不受同源政策的限制。

由此可見，"同源政策"是必需的，否則 Cookie 可以共享，互聯網就毫無安全可言了。

1.3 限制範圍

隨着互聯網的發展，"同源政策"越來越嚴格。目前，如果非同源，共有三種行爲受到限制。

（1） Cookie、LocalStorage 和 IndexDB 無法讀取。

（2） DOM 無法獲得。

（3） AJAX 請求不能發送。

雖然這些限制是必要的，但是有時很不方便，合理的用途也受到影響。下面，我將詳細介紹，如何規避上面三種限制。

二、Cookie

Cookie 是服務器寫入瀏覽器的一小段信息，只有同源的網頁才能共享。但是，兩個網頁一級域名相同，只是二級域名不同，瀏覽器允許通過設置document.domain共享 Cookie。

舉例來說，A網頁是http://w1.example.com/a.html，B網頁是http://w2.example.com/b.html，那麼只要設置相同的document.domain，兩個網頁就可以共享Cookie。

document.domain = 'example.com';

現在，A網頁通過腳本設置一個 Cookie。

document.cookie = "test1=hello";

B網頁就可以讀到這個 Cookie。

var allCookie = document.cookie;

注意，這種方法只適用於 Cookie 和 iframe 窗口，LocalStorage 和 IndexDB 無法通過這種方法，規避同源政策，而要使用下文介紹的PostMessage API。

另外，服務器也可以在設置Cookie的時候，指定Cookie的所屬域名爲一級域名，比如.example.com。

Set-Cookie: key=value; domain=.example.com; path=/

這樣的話，二級域名和三級域名不用做任何設置，都可以讀取這個Cookie。

三、iframe

如果兩個網頁不同源，就無法拿到對方的DOM。典型的例子是iframe窗口和window.open方法打開的窗口，它們與父窗口無法通信。

比如，父窗口運行下面的命令，如果iframe窗口不是同源，就會報錯。

document.getElementById("myIFrame").contentWindow.document
// Uncaught DOMException: Blocked a frame from accessing a cross-origin frame.

上面命令中，父窗口想獲取子窗口的DOM，因爲跨源導致報錯。

反之亦然，子窗口獲取主窗口的DOM也會報錯。

window.parent.document.body
// 報錯

如果兩個窗口一級域名相同，只是二級域名不同，那麼設置上一節介紹的document.domain屬性，就可以規避同源政策，拿到DOM。

對於完全不同源的網站，目前有三種方法，可以解決跨域窗口的通信問題。

• 片段識別符（fragment identifier）
• window.name
• 跨文檔通信API（Cross-document messaging）

3.1 片段識別符

片段標識符（fragment identifier）指的是，URL的#號後面的部分，比如http://example.com/x.html#fragment的#fragment。如果只是改變片段標識符，頁面不會重新刷新。

父窗口可以把信息，寫入子窗口的片段標識符。

var src = originURL + '#' + data;
document.getElementById('myIFrame').src = src;

子窗口通過監聽hashchange事件得到通知。

window.onhashchange = checkMessage;

function checkMessage() {
  var message = window.location.hash;
  // ...
}

同樣的，子窗口也可以改變父窗口的片段標識符。

parent.location.href= target + "#" + hash;

3.2 window.name

瀏覽器窗口有window.name屬性。這個屬性的最大特點是，無論是否同源，只要在同一個窗口裏，前一個網頁設置了這個屬性，後一個網頁可以讀取它。

父窗口先打開一個子窗口，載入一個不同源的網頁，該網頁將信息寫入window.name屬性。

window.name = data;

接着，子窗口跳回一個與主窗口同域的網址。

location = 'http://parent.url.com/xxx.html';

然後，主窗口就可以讀取子窗口的window.name了。

var data = document.getElementById('myFrame').contentWindow.name;

這種方法的優點是，window.name容量很大，可以放置非常長的字符串；缺點是必須監聽子窗口window.name屬性的變化，影響網頁性能。

3.3 window.postMessage

上面兩種方法都屬於破解，HTML5爲了解決這個問題，引入了一個全新的API：跨文檔通信 API（Cross-document messaging）。

這個API爲window對象新增了一個window.postMessage方法，允許跨窗口通信，不論這兩個窗口是否同源。

舉例來說，父窗口http://aaa.com向子窗口http://bbb.com發消息，調用postMessage方法就可以了。

var popup = window.open('http://bbb.com', 'title');
popup.postMessage('Hello World!', 'http://bbb.com');

postMessage方法的第一個參數是具體的信息內容，第二個參數是接收消息的窗口的源（origin），即"協議 + 域名 + 端口"。也可以設爲*，表示不限制域名，向所有窗口發送。

子窗口向父窗口發送消息的寫法類似。

window.opener.postMessage('Nice to see you', 'http://aaa.com');

父窗口和子窗口都可以通過message事件，監聽對方的消息。

window.addEventListener('message', function(e) {
  console.log(e.data);
},false);

message事件的事件對象event，提供以下三個屬性。

• event.source：發送消息的窗口
• event.origin: 消息發向的網址
• event.data: 消息內容

下面的例子是，子窗口通過event.source屬性引用父窗口，然後發送消息。

window.addEventListener('message', receiveMessage);
function receiveMessage(event) {
  event.source.postMessage('Nice to see you!', '*');
}

event.origin屬性可以過濾不是發給本窗口的消息。

window.addEventListener('message', receiveMessage);
function receiveMessage(event) {
  if (event.origin !== 'http://aaa.com') return;
  if (event.data === 'Hello World') {
      event.source.postMessage('Hello', event.origin);
  } else {
    console.log(event.data);
  }
}

3.4 LocalStorage

通過window.postMessage，讀寫其他窗口的 LocalStorage 也成爲了可能。

下面是一個例子，主窗口寫入iframe子窗口的localStorage。

window.onmessage = function(e) {
  if (e.origin !== 'http://bbb.com') {
    return;
  }
  var payload = JSON.parse(e.data);
  localStorage.setItem(payload.key, JSON.stringify(payload.data));
};

上面代碼中，子窗口將父窗口發來的消息，寫入自己的LocalStorage。

父窗口發送消息的代碼如下。

var win = document.getElementsByTagName('iframe')[0].contentWindow;
var obj = { name: 'Jack' };
win.postMessage(JSON.stringify({key: 'storage', data: obj}), 'http://bbb.com');

加強版的子窗口接收消息的代碼如下。

window.onmessage = function(e) {
  if (e.origin !== 'http://bbb.com') return;
  var payload = JSON.parse(e.data);
  switch (payload.method) {
    case 'set':
      localStorage.setItem(payload.key, JSON.stringify(payload.data));
      break;
    case 'get':
      var parent = window.parent;
      var data = localStorage.getItem(payload.key);
      parent.postMessage(data, 'http://aaa.com');
      break;
    case 'remove':
      localStorage.removeItem(payload.key);
      break;
  }
};

加強版的父窗口發送消息代碼如下。

var win = document.getElementsByTagName('iframe')[0].contentWindow;
var obj = { name: 'Jack' };
// 存入對象
win.postMessage(JSON.stringify({key: 'storage', method: 'set', data: obj}), 'http://bbb.com');
// 讀取對象
win.postMessage(JSON.stringify({key: 'storage', method: "get"}), "*");
window.onmessage = function(e) {
  if (e.origin != 'http://aaa.com') return;
  // "Jack"
  console.log(JSON.parse(e.data).name);
};

四、AJAX

同源政策規定，AJAX請求只能發給同源的網址，否則就報錯。

除了架設服務器代理（瀏覽器請求同源服務器，再由後者請求外部服務），有三種方法規避這個限制。

• JSONP
• WebSocket
• CORS

4.1 JSONP

JSONP是服務器與客戶端跨源通信的常用方法。最大特點就是簡單適用，老式瀏覽器全部支持，服務器改造非常小。

它的基本思想是，網頁通過添加一個<script>元素，向服務器請求JSON數據，這種做法不受同源政策限制；服務器收到請求後，將數據放在一個指定名字的回調函數裏傳回來。

首先，網頁動態插入<script>元素，由它向跨源網址發出請求。

function addScriptTag(src) {
  var script = document.createElement('script');
  script.setAttribute("type","text/javascript");
  script.src = src;
  document.body.appendChild(script);
}

window.onload = function () {
  addScriptTag('http://example.com/ip?callback=foo');
}

function foo(data) {
  console.log('Your public IP address is: ' + data.ip);
};

上面代碼通過動態添加<script>元素，向服務器example.com發出請求。注意，該請求的查詢字符串有一個callback參數，用來指定回調函數的名字，這對於JSONP是必需的。

服務器收到這個請求以後，會將數據放在回調函數的參數位置返回。

foo({
  "ip": "8.8.8.8"
});

由於<script>元素請求的腳本，直接作爲代碼運行。這時，只要瀏覽器定義了foo函數，該函數就會立即調用。作爲參數的JSON數據被視爲JavaScript對象，而不是字符串，因此避免了使用JSON.parse的步驟。

4.2 WebSocket

WebSocket是一種通信協議，使用ws://（非加密）和wss://（加密）作爲協議前綴。該協議不實行同源政策，只要服務器支持，就可以通過它進行跨源通信。

下面是一個例子，瀏覽器發出的WebSocket請求的頭信息（摘自維基百科）。

GET /chat HTTP/1.1
Host: server.example.com
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Key: x3JJHMbDL1EzLkh9GBhXDw==
Sec-WebSocket-Protocol: chat, superchat
Sec-WebSocket-Version: 13
Origin: http://example.com

上面代碼中，有一個字段是Origin，表示該請求的請求源（origin），即發自哪個域名。

正是因爲有了Origin這個字段，所以WebSocket纔沒有實行同源政策。因爲服務器可以根據這個字段，判斷是否許可本次通信。如果該域名在白名單內，服務器就會做出如下回應。

HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: HSmrc0sMlYUkAGmm5OPpG2HaGWk=
Sec-WebSocket-Protocol: chat

4.3 CORS

CORS是跨源資源分享（Cross-Origin Resource Sharing）的縮寫。它是W3C標準，是跨源AJAX請求的根本解決方法。相比JSONP只能發GET請求，CORS允許任何類型的請求。