Cookie/Session的机制与安全

时间:2024-01-17 14:36:32

转载自:https://harttle.land/2015/08/10/cookie-session.html

Cookie和Session是为了在无状态的HTTP协议之上维护会话状态,使得服务器可以知道当前是和哪个客户在打交道。

因为HTTP协议是无状态的,即每次用户请求到达服务器时,HTTP服务器并不知道这个用户是谁、是否登录过等。现在的服务器之所以知道我们是否已经登录,

是因为服务器在登录时设置了浏览器的Cookie!Session则是借由Cookie而实现的更高层的服务器与浏览器之间的会话。

  Cookie/Session的机制与安全

Cookie 的实现机制

Cookie是由客户端保存的小型文本文件,其内容为一系列的键值对。 Cookie是由HTTP服务器设置的,保存在浏览器中, 在用户访问该服务器的其他页面时,

会在HTTP请求中附上该服务器之前设置的Cookie

下面是Cookie的整个传递流程:

1、浏览器向某个URL发起HTTP请求(可以是任何请求,比如GET一个页面,POST一个登录表单等)

2、对应的服务器收到该HTTP请求,并计算应当返回给浏览器的HTTP响应(状态行,消息报头,空行、响应正文)

3、在响应头中加入Set-Cookie字段,它的值是要设置的Cookie。

4、浏览器收到来自服务器的HTTP响应

5、浏览器在响应头中发现Set-Cookie字段,就会将该字段的值保存在内存或者硬盘中,Set-Cookie字段的值可以是很多项Cookie,每一项都可以指定过期时间Expires。默认的过期时间是用户关闭浏览器时。

6、浏览器下次给该服务器发送HTTP请求时,会将服务器设置的Cookie附加在HTTP请求头字段Cookie中。浏览器可以存储多个域名下的Cookie,但只发送当前请求的域名曾经指定的Cookie,这个域名也可以在Set-Cookie字段中指定。

7、服务器收到这个HTTP请求,发现请求头中有Cookie字段,便知道之前就和这个用户打过交道了

8、过期的Cookie会被浏览器删除。

总之,服务器通过Set-Cookie响应头字段来指示浏览器保存Cookie,浏览器通过Cookie请求头字段来告诉服务器之前的状态。Cookie中包含若干个键值对,每个键值对都可以单独设置过期时间。

Cookie 的安全隐患

Cookie提供了一种手段可以使得HTTP请求可以附加当前状态,现今的网站也是靠Cookie来标识用户的登录状态的:

1、用户提交用户名和密码的表单,这通常是一个POST HTTP请求

2、服务器验证用户名和密码,如果合法则返回200(OK),并设置Set-Cookie为authed=true。

3、浏览器存储该Cookie

4、浏览器发送请求时,在请求头中设置Cookie字段为authed=true。

5、服务器收到第二次请求,从Cookie字段得知该用户已经登录。按照已经登录用户的权限来处理此次请求。

但是,有个严重的问题:

发送HTTP请求的不只是浏览器,很多HTTP客户端软件(curl、Node.js)都可以发送任意的HTTP请求,可以设置任何头字段。假如我们直接设置Cookie字段为authed=true并发送该HTTP请求,服务器岂不是被欺骗了?这种攻击非常容易,Cookie是可以被篡改的。

Cookie 防篡改机制

服务器可以为每个Cookie项生成签名,由于用户篡改Cookie后无法生成对应的签名,服务器便可以得知用户对Cookie进行了篡改。一个简单的校验过程如下:

1、在服务器中配置一个不为人知的字符串(我们叫它Secret),比如:想x%#4

2、当服务器需要设置Cookie时(比如authed=false),不仅设置authed的值为false。在值的后面进一步设置一个签名,最终设置的Cookie是authed=false|djdjjddlleeke

3、签名 djdjjddlleeke 是这样生成的:hash('x%#4'+'false')。要设置的值与Secret想加再取哈希

4、用户收到HTTP响应并发现头字段set-Cookie:authed=false|djdjjddlleeke

5、用户在发送HTTP请求时,发现Cookie:authed=true|???。服务器开始进行校验:Hash('x%#4'+'true''),便会发现用户提供的签名不正确。通过给Cookie签名,使得服务器得以知道Cookie被篡改。然而,因为Cookie是明文传输的,只要服务器设置过一次authed=true|xxx,用户就知道true的签名是xxx了,以后就可以用这个签名在没有登录的情况下来欺骗服务器了。因此Cookie中最好不要放敏感数据。一般来讲Cookie中只放一个SessionId,而Session存储在服务器端。

Session 的实现机制

Session是存储在服务端的,避免了在客户端Cookie中存储敏感数据。Session可以存储在HTTP服务器的内存中,也可以存在内存数据库如redis中,对于重量级的应用甚至可以存储在数据库中。

以存储在redis中的Session为例,考察如何验证用户登录状态的问题:

1、用户提交包含用户名和密码的表单,发送HTTP请求。

2、服务器验证用户发来的用户名和密码

3、如果正确则 把当前用户名(通常是用户对象)存储到redis中,并生成它在redis中的key(ID),这个ID称为SessionID,通过SessionID可以从redis中取出对应的用户对象,敏感数据(比如authId=true)都存储在这个用户对象中。

4、设置Cookie为SessionId=xxxx|checksum并发送HTTP响应,仍然为每一项Cookie都设置签名

5、用户收到HTTP响应后,便看不到任何敏感数据了。在此后的请求中发送该Cookie给服务器。

6、服务器收到此后的HTTP请求后,发现Cookie中有SessionID,进行防篡改验证

7、防篡改验证通过后,根据ID从Redis中取出对应的用户对象,查看该对象的状态并继续执行业务逻辑

Web应用框架都会实现上述过程,在Web应用中可以直接获得当前用户。相当于在HTTP协议之上,通过Cookie实现了持久的会话。这个会话便称为Session。