我们知道HTTP一个特点就是“无状态”,这既是优点也是缺点。优点是服务器没有状态差异,可以很容易地组成集群,而缺点就是无法支持需要记录状态的事务操作。
所以之后给发明了Cookie技术,用于给HTTP协议增加“记忆功能”。

什么是Cookie?

Cookie其实就是一个标记,日记一样的东西,你HTTP不存储状态,没关系,可以用Cookie,我存储,每次HTTP请求的时候带着我就可以了。

Cookie的工作过程

Cookie传递通过两个字段:响应头字段Set-Cookie和请求头字段Cookie。

当用户通过浏览器第一次访问服务器的时候,服务器是肯定不知道用户的身份的,所以,服务器会创建一个身份标识数据,格式是“key=value”,放进Set-Cookie字段里,随着响应头一起发送给浏览器。

浏览器接收响应报文,看到其中有Set-Cookie字段,知道这是服务器给的身份标识,于是就保存起来,下次再请求的时候就自动把这个值放进 Cookie 字段里发给服务器。

这样下一次请求就有了Cookie字段,服务器就知道请求的人是谁了,再根据用户的权限等提供服务。

服务器可能会在响应头添加多个Set-Cookie字段,存储多个“key=value”,但浏览器这边发送时不需要使用多个Cookie字段,只要把接收到的Cookie通过“;”分开就可以了。
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从这张图中我们也能够看到,Cookie 是由浏览器负责存储的,而不是操作系统。所以,它是“浏览器绑定”的,只能在本浏览器内生效。

所以如果换一个浏览器或者换一台电脑访问,新的浏览器里没有服务器对应的 Cookie,浏览器就不能识别用户的信息,就需要重新再走一遍前面的 Set-Cookie 的流程。

Cookie的属性

Cookie就是服务器委托浏览器存储在客户端里的一些数据,而这些数据通常都会记录用户的关键识别信息。所以,就需要在“key=value”外再用一些手段来保护,防止外泄或窃取,这些手段就是 Cookie 的属性。

首先,我们可以设置Cookie的生存周期,也就是它的有效期,让它只能在一段时间内可用,就像是食品的“保鲜期”,一旦超过这个期限浏览器就认为是 Cookie 失效,在存储里删除,也不会发送给服务器。

Cookie 的有效期可以使用 Expires 和 Max-Age 两个属性来设置。

“Expires”俗称“过期时间”,用的是绝对时间点,可以理解为“截止日期”(deadline)。“Max-Age”用的是相对时间,单位是秒,浏览器用收到报文的时间点再加上 Max-Age,就可以得到失效的绝对时间。

Expires 和 Max-Age 可以同时出现,两者的失效时间可以一致,也可以不一致,但浏览器会优先采用 Max-Age 计算失效期。

其次,我们需要设置 Cookie 的作用域,让浏览器仅发送给特定的服务器和 URI,避免被其他网站盗用。

作用域的设置比较简单,“Domain”和“Path”指定了 Cookie 所属的域名和路径,浏览器在发送 Cookie 前会从 URI 中提取出 host 和 path 部分,对比 Cookie 的属性。如果不满足条件,就不会在请求头里发送 Cookie。

使用这两个属性可以为不同的域名和路径分别设置各自的 Cookie,比如“/19-1”用一个 Cookie,“/19-2”再用另外一个 Cookie,两者互不干扰。不过现实中为了省事,通常 Path 就用一个“/”或者直接省略,表示域名下的任意路径都允许使用 Cookie,让服务器自己去挑。

最后要考虑的就是 Cookie 的安全性了,尽量不要让服务器以外的人看到。

在 JS 脚本里可以用 document.cookie 来读写 Cookie 数据,这就带来了安全隐患,有可能会导致“跨站脚本”(XSS)攻击窃取数据。

属性“HttpOnly”会告诉浏览器,此 Cookie 只能通过浏览器 HTTP 协议传输,禁止其他方式访问,浏览器的 JS 引擎就会禁用 document.cookie 等一切相关的 API,脚本攻击也就无从谈起了。

另一个属性“SameSite”可以防范“跨站请求伪造”(XSRF)攻击,设置成“SameSite=Strict”可以严格限定 Cookie 不能随着跳转链接跨站发送,而“SameSite=Lax”则略宽松一点,允许 GET/HEAD 等安全方法,但禁止 POST 跨站发送。

还有一个属性叫“Secure”,表示这个 Cookie 仅能用 HTTPS 协议加密传输,明文的 HTTP 协议会禁止发送。但 Cookie 本身不是加密的,浏览器里还是以明文的形式存在。

Cookie的应用

身份识别

现在回到我们最开始的话题,有了 Cookie,服务器就有了“记忆能力”,能够保存“状态”,那么应该如何使用 Cookie 呢?

Cookie 最基本的一个用途就是身份识别,保存用户的登录信息,实现会话事务。

比如,你用账号和密码登录某电商,登录成功后网站服务器就会发给浏览器一个 Cookie,内容大概是“name=yourid”,这样就成功地把身份标签贴在了你身上。

之后你在网站里随便访问哪件商品的页面,浏览器都会自动把身份 Cookie 发给服务器,所以服务器总会知道你的身份,一方面免去了重复登录的麻烦,另一方面也能够自动记录你的浏览记录和购物下单(在后台数据库或者也用 Cookie),实现了“状态保持”。

广告跟踪

Cookie 的另一个常见用途是广告跟踪。

你上网的时候肯定看过很多的广告图片,这些图片背后都是广告商网站(例如 Google),它会“偷偷地”给你贴上 Cookie 小纸条,这样你上其他的网站,别的广告就能用 Cookie 读出你的身份,然后做行为分析,再推给你广告。

这种 Cookie 不是由访问的主站存储的,所以又叫“第三方 Cookie”(third-party cookie)。如果广告商势力很大,广告到处都是,那么就比较“恐怖”了,无论你走到哪里它都会通过 Cookie 认出你来,实现广告“精准打击”。

为了防止滥用 Cookie 搜集用户隐私,互联网组织相继提出了 DNT(Do Not Track)和 P3P(Platform for Privacy Preferences Project),但实际作用不大。

小结

  1. Cookie 是服务器委托浏览器存储的一些数据,让服务器有了“记忆能力”;
  2. 响应报文使用 Set-Cookie 字段发送“key=value”形式的 Cookie 值;
  3. 请求报文里用 Cookie 字段发送多个 Cookie 值;
  4. 为了保护 Cookie,还要给它设置有效期、作用域等属性,常用的有 Max-Age、Expires、Domain、HttpOnly 等;
  5. Cookie 最基本的用途是身份识别,实现有状态的会话事务。