Node.js 沙箱环境使用步骤详解

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web前端-js教程node官方文档里提到node的vm模块可以用来做沙箱环境执行代码，对代码的上下文环境做隔离。

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\A common use case is to run the code in a sandboxed environment. The sandboxed code uses a different V8 Context, meaning that it has a different global object than the rest of the code.
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先看一个例子

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const vm = require(vm);let a = 1;var result = vm.runInNewContext(var b = 2; a = 3; a + b;, {a});console.log(result); // 5console.log(a);// 1console.log(typeof b); // undefined

沙箱环境中执行的代码对于外部代码没有产生任何影响，无论是新声明的变量b，还是重新赋值的变量a。注意最后一行的代码默认会被加上return关键字，因此无需手动添加，一旦添加的话不会静默忽略，而是执行报错。

const vm = require(vm);let a = 1;var result = vm.runInNewContext(var b = 2; a = 3; return a + b;, {a});console.log(result);console.log(a);console.log(typeof b);

如下所示

evalmachine.:1var b = 2; a = 3; return a + b; ^^^^^^SyntaxError: Illegal return statement at new Script (vm.js:74:7) at createScript (vm.js:246:10) at Object.runInNewContext (vm.js:291:10) at Object. (/Users/xiji/workspace/learn/script.js:3:17) at Module._compile (internal/modules/cjs/loader.js:678:30) at Object.Module._extensions..js (internal/modules/cjs/loader.js:689:10) at Module.load (internal/modules/cjs/loader.js:589:32) at tryModuleLoad (internal/modules/cjs/loader.js:528:12) at Function.Module._load (internal/modules/cjs/loader.js:520:3) at Function.Module.runMain (internal/modules/cjs/loader.js:719:10)

除了runInNewContext外，vm还提供了runInThisContext和runInContext两个方法都可以用来执行代码 runInThisContext无法指定context

const vm = require(vm);let localVar = initial value;const vmResult = vm.runInThisContext(localVar += "vm";);console.log(vmResult:, vmResult);console.log(localVar:, localVar);console.log(global.localVar);

由于无法访问本地的作用域，只能访问到当前的global对象，因此上面的代码会因为找不到localVal而报错

evalmachine.:1localVar += "vm";^ReferenceError: localVar is not defined at evalmachine.:1:1 at Script.runInThisContext (vm.js:91:20) at Object.runInThisContext (vm.js:298:38) at Object. (/Users/xiji/workspace/learn/script.js:3:21) at Module._compile (internal/modules/cjs/loader.js:678:30) at Object.Module._extensions..js (internal/modules/cjs/loader.js:689:10) at Module.load (internal/modules/cjs/loader.js:589:32) at tryModuleLoad (internal/modules/cjs/loader.js:528:12) at Function.Module._load (internal/modules/cjs/loader.js:520:3) at Function.Module.runMain (internal/modules/cjs/loader.js:719:10)

如果我们把要执行的代码改成直接赋值的话就可以正常运行了，但是也产生了全局污染（全局的localVar变量）

const vm = require(vm);let localVar = initial value;const vmResult = vm.runInThisContext(localVar = "vm";);console.log(vmResult:, vmResult); // vmconsole.log(localVar:, localVar); // initial valueconsole.log(global.localVar);// vm

runInContext在传入context参数上与runInNewContext有所区别 runInContext传入的context对象不为空而且必须是经vm.createContext()处理过的，否则会报错。 runInNewContext的context参数是非必须的，而且无需经过vm.createContext处理。 runInNewContext和runInContext因为有指定context，所以不会向runInThisContext那样产生全局污染（不会产生全局的localVar变量）

const vm = require(vm);let localVar = initial value;const vmResult = vm.runInNewContext(localVar = "vm";);console.log(vmResult:, vmResult); // vmconsole.log(localVar:, localVar); // initial valueconsole.log(global.localVar);// undefined

当需要一个沙箱环境执行多个脚本片段的时候，可以通过多次调用runInContext方法但是传入同一个vm.createContext()返回值实现。

超时控制及错误捕获

vm针对要执行的代码提供了超时机制，通过指定timeout参数即可以runInThisContext为例

const vm = require(vm);let localVar = initial value;const vmResult = vm.runInThisContext(while(true) { 1 }; localVar = "vm";, { timeout: 1000});

vm.js:91 return super.runInThisContext(...args);^Error: Script execution timed out. at Script.runInThisContext (vm.js:91:20) at Object.runInThisContext (vm.js:298:38) at Object. (/Users/xiji/workspace/learn/script.js:3:21) at Module._compile (internal/modules/cjs/loader.js:678:30) at Object.Module._extensions..js (internal/modules/cjs/loader.js:689:10) at Module.load (internal/modules/cjs/loader.js:589:32) at tryModuleLoad (internal/modules/cjs/loader.js:528:12) at Function.Module._load (internal/modules/cjs/loader.js:520:3) at Function.Module.runMain (internal/modules/cjs/loader.js:719:10) at startup (internal/bootstrap/node.js:228:19)

可以通过try catch来捕获代码错误

延迟执行

vm除了即时执行代码之外，也可以先编译然后过一段时间再执行，这就需要提到vm.Script了。其实无论是runInNewContext、runInThisContext还是runInThisContext，背后其实都创建了Script，从之前的报错信息就可以看出来接下来我们就用vm.Script来重写本文开头的例子

const vm = require(vm);let a = 1;var script = new vm.Script(var b = 2; a = 3; a + b;);setTimeout(() => { let result = script.runInNewContext({a}); console.log(result); // 5 console.log(a);// 1 console.log(typeof b); // undefined}, 300);

除了vm.Script，node在9.6版本中新增了vm.Module也可以做到延迟执行，vm.Module主要用来支持ES6 module，而且它的context在创建的时候就已经绑定好了，关于vm.Module目前还需要在命令行使用flag来启用支持

node --experimental-vm-module index.js

vm作为沙箱环境安全吗？

vm相对于eval来说更安全一些，因为它隔离了当前的上下文环境了，但是尽管如此依然可以访问标准的JS API和全局的NodeJS环境，因此vm并不安全，这个在官方文档里就提到了

The vm module is not a security mechanism. Do not use it to run untrusted code

请看下面的例子

const vm = require(vm);vm.runInNewContext("this.constructor.constructor( eturn process)().exit()")console.log("The app goes on...") // 永远不会输出

为了避免上面这种情况，可以将上下文简化成只包含基本类型，如下所示

let ctx = Object.create(null);ctx.a = 1; // ctx上不能包含引用类型的属性vm.runInNewContext("this.constructor.constructor( eturn process)().exit()", ctx);

针对原生vm存在的这个问题，有人开发了vm2包，可以避免上述问题，但是也不能说vm2就一定是安全的

const {VM} = require(vm2);new VM().run( his.constructor.constructor("return process")().exit());

虽然执行上述代码没有问题，但是由于vm2的timeout对于异步代码不起作用，所以下面的代码永远不会执行结束。

const { VM } = require(vm2);const vm = new VM({ timeout: 1000, sandbox: {}});vm.run( ew Promise(()=>{}));

即使希望通过重新定义Promise的方式来禁用Promise的话，还是一个可以绕过的

const { VM } = require(vm2);const vm = new VM({ timeout: 1000, sandbox: { Promise: function(){}}});vm.run(Promise = (async function(){})().constructor;new Promise(()=>{}););