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浏览器中的跨域问题与 CORS

夜尽天明

发布于 2020-09-08 08:14:50

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代码可运行

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代码可运行

❝Access to XMLHttpRequest at 'xxx' from origin 'xxx' has been blocked by CORS policy: No 'Access-Control-Allow-Origin' header is present on the requested resource. ❞
❝什么是跨域？[1] ❞

跨域，这或许是前端面试中最常碰到的问题了，大概因为跨域问题是浏览器环境中的特有问题，而且随处可见，如同蚊子不仅盯你肉而且处处围着你转让你心烦。「你看，在服务器发起 HTTP 请求就不会有跨域问题的」。

当谈到跨域问题的解决方案时，最流行也最简单的当属 CORS 了。

CORS

CORS 即跨域资源共享 (Cross-Origin Resource Sharing, CORS)。简而言之，就是在服务器端的响应中加入几个标头，使得浏览器能够跨域访问资源。

这个响应头的字段设置就是 Access-Control-Allow-Origin: *

以下是最简单的一个 CORS 请求

GET / HTTP/1.1
Host: shanyue.tech
Origin: http://shanyue.tech
User-Agent: Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10_14_3) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/83.0.4103.116 Safari/537.36

HTTP/1.1 200 OK
Access-Control-Allow-Origin: *
Content-Type: text/plain; charset=utf-8
Content-Length: 12
Date: Wed, 08 Jul 2020 17:03:44 GMT
Connection: keep-alive

预请求与 Options

当一个请求跨域且不是简单请求时就会发起预请求，也就是 Options。如果没有预请求，万一有一个毁灭性的 POST 跨域请求直接执行，虽然最后告知浏览器你没有跨域权限，但是损失已造成，岂不亏大的。

以下条件构成了简单请求：

Method: 请求的方法是 GET、POST 及 HEAD
Header: 请求头是 Content-Type (有限制)、Accept-Language、Content-Language 等
Content-Type: 请求类型是 application/x-www-form-urlencoded、multipart/form-data 或 text/plain

非简单请求一般需要开发者主动构造，在项目中常见的 Content-Type: application/json 及 Authorization: <token> 为典型的「非简单请求」。与之有关的三个字段如下：

Access-Control-Allow-Methods: 请求所允许的方法, 「用于预请求 (preflight request) 中」
Access-Control-Allow-Headers: 请求所允许的头，「用于预请求 (preflight request) 中」
Access-Control-Max-Age: 预请求的缓存时间

写一个 CORS Middleware

既然 CORS 原理如此简单，那就拿起键盘写一个简单的 CORS 中间件吧，CORS 大致是设置几个响应头吧

❝关于 cors 的响应头有哪些？[2] ❞

「关于 CORS 的设置即是对 CORS 相关响应头的设置，因此了解这些 headers 至关重要。无论对于配置的生产者和消费者，及后端和前端而言，都应该掌握！」

以下是关于 CORS 相关的 response headers 及其释义

Access-Control-Allow-Origin: 可以把资源共享给那些域名，支持 * 及特定域名
Access-Control-Allow-Credentials: 请求是否可以带 cookie
Access-Control-Allow-Methods: 请求所允许的方法, 「用于预请求 (preflight request) 中」
Access-Control-Allow-Headers: 请求所允许的头，「用于预请求 (preflight request) 中」
Access-Control-Expose-Headers: 那些头可以在响应中列出
Access-Control-Max-Age: 预请求的缓存时间

而关于 CORS 的中间件即是使用默认值与配置来设置这些头，如 koa/cors 需要传递以下参数。

/**
 * CORS middleware
 *
 * @param {Object} [options]
 *  - {String|Function(ctx)} origin `Access-Control-Allow-Origin`, default is request Origin header
 *  - {String|Array} allowMethods `Access-Control-Allow-Methods`, default is 'GET,HEAD,PUT,POST,DELETE,PATCH'
 *  - {String|Array} exposeHeaders `Access-Control-Expose-Headers`
 *  - {String|Array} allowHeaders `Access-Control-Allow-Headers`
 *  - {String|Number} maxAge `Access-Control-Max-Age` in seconds
 *  - {Boolean|Function(ctx)} credentials `Access-Control-Allow-Credentials`, default is false.
 *  - {Boolean} keepHeadersOnError Add set headers to `err.header` if an error is thrown
 * @return {Function} cors middleware
 * @api public
 */

// Example
app.use(cors())

CORS 如何设置多域名

由上，貌似很简单，只需要服务端设置一下 Access-Control-Allow-Origin 就可以轻松解决问题，但其中的坑有可能比你想象地要多很多！

先说回 Access-Control-Allow-Origin，它所允许的值只有两个

*: 所有域名
shanyue.tech: 特定域名

此时，新问题来了:

❝CORS 如果需要指定多个域名怎么办[3] ❞

「如果使用 Access-Control-Allow-Origin: *，则所有的请求不能够携带 cookie」，因此这种方案被摈弃。

因此这个问题需要写代码来解决，根据请求头中的 Origin 来设置响应头 Access-Control-Allow-Origin

如果请求头不带有 Origin，证明未跨域，则不作任何处理
如果请求头带有 Origin，证明跨域，根据 Origin 设置相应的 Access-Control-Allow-Origin: <Origin>

// 获取 Origin 请求头
const requestOrigin = ctx.get('Origin');

// 如果没有，则跳过
if (!requestOrigin) {
  return await next();
}

// 设置响应头
ctx.set('Access-Control-Allow-Origin', requestOrigin)

「但此时会出现一个新的问题：缓存」

CORS 与 Vary: Origin

在讨论与 Vary 关系时，先抛出一个问题：

❝如何避免 CDN 为 PC 端缓存移动端页面[4] ❞

假设有两个域名访问 static.shanyue.tech 的跨域资源

foo.shanyue.tech，响应头中返回 Access-Control-Allow-Origin: foo.shanyue.tech
bar.shanyue.tech，响应头中返回 Access-Control-Allow-Origin: bar.shanyue.tech

看起来一切正常，但平静的水面下波涛暗涌:

「如果 static.shanyue.tech 资源被 CDN 缓存，bar.shanyue.tech 再次访问资源时，因缓存问题，因此此时返回的是 Access-Control-Allow-Origin: foo.shanyue.tech，此时会有跨域问题」

此时，Vary: Origin 就上场了，代表为不同的 Origin 缓存不同的资源，这在各个服务器端 CORS 中间件也能体现出来，如以下几段代码

此处是一段 koa 关于 CORS 的处理函数: 详见 koajs/cors[5]

return async function cors(ctx, next) {
  // If the Origin header is not present terminate this set of steps.
  // The request is outside the scope of this specification.
  const requestOrigin = ctx.get('Origin');

  // Always set Vary header
  // https://github.com/rs/cors/issues/10
  ctx.vary('Origin');
}

此处是一段 Go 语言关于 CORS 的处理函数: 详见 rs/cors[6]

func (c *Cors) handleActualRequest(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
 headers := w.Header()
 origin := r.Header.Get("Origin")

 // Always set Vary, see https://github.com/rs/cors/issues/10
  headers.Add("Vary", "Origin")
}

进一步改进相关代码：

// 获取 Origin 请求头
const requestOrigin = ctx.get('Origin');

// 不管有没有跨域都要设置 Vary: Origin
ctx.set('Vary', 'Origin')

// 如果没有设置，说明没有跨域，跳过
if (!requestOrigin) {
  return await next();
}

// 设置响应头
ctx.set('Access-Control-Allow-Origin', requestOrigin)

「那此时是不关于 CORS 的问题就解决了？从中间件处理层面是这样的，但仍然有一些服务端中间件使用问题及浏览器问题」

HSTS 与 CORS

HSTS (HTTP Strict Transport Security) 为了避免 HTTP 跳转到 HTTPS 时遭受潜在的中间人攻击，由浏览器本身控制到 HTTPS 的跳转。如同 CORS 一样，它也是有一个服务器的响应头来控制

Strict-Transport-Security: max-age=5184000

此时浏览器访问该域名时，会使用 307 Internal Redirect，无需服务器干涉，自动跳转到 HTTPS 请求。

「如果前端访问 HTTP 跨域请求，此时浏览器通过 HSTS 跳转到 HTTPS，但浏览器不会给出相应的 CORS 响应头部，就会发生跨域问题。」

GET / HTTP/1.1
Host: shanyue.tech
Origin: http://shanyue.tech
User-Agent: Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10_14_3) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/83.0.4103.116 Safari/537.36

Access to XMLHttpRequest at 'xxx' from origin 'xxx' has been blocked by CORS policy: No 'Access-Control-Allow-Origin' header is present on the requested resource.

服务器异常处理与跨域异常

当与其他中间件一起工作时，也有可能出现问题，由于不正确的执行顺序也可能导致跨域失败。

假设有一个参数校验中间件，置于 CORS 中间件上方，由于校验失败，并未穿过 CORS 中间件，在前端会报错跨域失败，真正的参数校验问题掩盖其中。

const Koa = require('koa')
const app = new Koa()
const cors = require('@koa/cors')

// 异常处理中间件
app.use(async (ctx, next) => {
  try {
    await next()
  } catch (e) {
    ctx.body = 'hello, error'
  }
})

// 某一个特定时刻肯定会报错的中间件
app.use(async (ctx, next) => {
  throw new Error('hello, world')
})

// CORS 中间件
app.use(cors())

app.listen(3000)