Cookie安全漫谈

在 Web 应用中，Cookie 很容易成为安全问题的一部分。从以往的经验来看，对 Cookie 在开发过程中的使用，很多开发团队并没有形成共识或者一定的规范，这也使得很多应用中的 Cookie 成为潜在的易受攻击点。在给 Web 应用做安全架构评审（Security architecture review）的时候，我通常会问设计人员以下几个问题：
你的应用中，有使用 JavaScript 来操作客户端 Cookie 吗？如果有，那么是否必须使用 JavaScript 才能完成此应用场景？如果没有，你的 Cookie 允许 JavaScript 来访问吗？
你的网站（可能包含多个 Web 应用）中，对于 Cookie 的域（Domain）和路径（Path）设置是如何制定策略的？为何这样划分？
在有 SSL 的应用中，你的 Cookie 是否可以在 HTTP 请求和 HTTPS 请求中通用？

在实际的应用场景中，Cookie 被用来做得最多的一件事是保持身份认证的服务端状态。这种保持可能是基于会话（Session）的，也有可能是持久性的。不管哪一种，身份认证 Cookie 中包含的服务端票据（Ticket）一旦泄露，那么服务端将很难区分带有此票据的用户请求是来自于真实的用户，或者是来自恶意的攻击者。在实际案例中，造成 Cookie 泄露最多的途径，是通过跨站脚本（XSS, Cross Site Script）漏洞。攻击者可以通过一小段 JavaScript 代码，偷窃到代表用户身份的重要的 Cookie 标示。由于跨站脚本漏洞是如此的普遍（不要以为简单的 HTML Encode 就可以避免被跨站，跨站是一门很深的学问，以至于在业界衍生出一个专用的名词：跨站师），几乎每一个网站都无法避免，所以这种方式是实际攻防中被普遍使用的一种手段。
　　避免出现这种问题的首要秘诀就是尽所有的可能，给你的 Cookie 加上 HttpOnly 的标签。HttpOnly 的具体使用不在本文的讨论范围内，否则作者略有骗 InfoQ 稿酬的嫌疑。一个大家所不太熟悉的事实是，HttpOnly 是由微软在 2000 年 IE6 Sp1 中率先发明并予以支持的。截止现在，HttpOnly 仍然只是一个厂商标准，但是在过去的十余年中，它得到了众多浏览器的广泛支持。
　　下表是 OWASP 整理的关于主流浏览器对 HttpOnly 支持情况的一个总结。从表中可以看出，目前主流的浏览器，除了 Android 之外，几乎都无一例外对这一属性予以了支持。
　　当然对于中国开发者来说，需要考虑的问题更加复杂一些：在这个神奇的地方，有大量的用户使用的浏览器并不在以下的列表中，他们使用的是以下面浏览器中的一种或者数种为内核的“精装版”浏览器。这些浏览器厂商对于同源策略、HttpOnly Cookie、证书管理等安全规范的支持情况，有待于进一步调查。
Browser

Version

Prevents Reads

Prevents Writes

Microsoft Internet Explorer

10

Yes

Yes

Microsoft Internet Explorer

9

Yes

Yes

Microsoft Internet Explorer

8

Yes

Yes

Microsoft Internet Explorer

7

Yes

Yes

Microsoft Internet Explorer

6 (SP1)

Yes

No

Microsoft Internet Explorer

6 (fully patched)

Yes

Unknown

Mozilla Firefox

3. 0.0.6+

Yes

Yes

Netscape Navigator

9. 0b3

Yes

Yes

Opera

9. 23

No

No

Opera

9. 5

Yes

No

Opera

11

Yes

Unknown

Safari

3

No

No

Safari

5

Yes

Yes

iPhone (Safari)

iOS 4

Yes

Yes

Google's Chrome

Beta (initial public release)

Yes

No

Google's Chrome

12

Yes

Yes

Android

Android 2.3

Unknown

Unknown

在我看来，一个 Web 应用的每一个 Cookie 都应该带上 HttpOnly 的标签。我没有看到这个决定可能带来的负面作用，如果一定要说有的话，那么就是你的应用将不能再通过 JavaScript 来读写 Cookie 了。可是这真有必要吗？个人认为，JavaScript 操作 Cookie 是一种不正常的做法；可以用 JavaScript 操作 Cookie 完成的功能，一样可以用服务端响应 Http 头设置 Cookie 来完成。相反，设置所有的 Cookie 为 HttpOnly 带来的巨大好处则非常明显：尽管你需要继续修复 XSS 漏洞，但是这些漏洞至少暂时不会让你的用户遭受大规模的账户损失。
　　关于 Cookie 的第二个话题是域设置。
　　浏览器在选择发送哪些本地 Cookie 到本次请求的服务端时，有一系列的比较和甄别。这些甄别中最重要的部分是 Domain 和 Path 的吻合。Domain 形如 .abc.com 的 Cookie，会被发送给所有 abc.com 在 80 端口上的子域请求。但是反之则不行，这就是 Cookie 的域匹配（domain match）原则。
　　在一个大型 Web 站点中，往往有多个应用，生存在不同的子域名或路径下。这些应用之间由于共享同一个域名，所以往往可能会彼此有操作对方应用 Cookie 的能力。这种情况下，设计好 Cookie 的 Domain 和 Path 尤为重要。在实际设计工作中，最重要的一个安全原则就是：最小化授权。这意味着，你需要将自己的 Cookie 可被访问到的范围降至最低。应用之间传递数据和共享信息的解决方案非常多，而通过 Cookie 这种用户输入（User input）来共享数据，是最不安全的解决方案之一。
　　Cookie 另外一个不太常被使用的属性是 Secure. 这个属性启用时，浏览器仅仅会在 HTTPS 请求中向服务端发送 Cookie 内容。如果你的应用中有一处非常敏感的业务，比如登录或者付款，需要使用 HTTPS 来保证内容的传输安全；而在用户成功获得授权之后，获得的客户端身份 Cookie 如果没有设置为 Secure，那么很有可能会被非 HTTPS 页面中拿到，从而造成重要的身份泄露。所以，在你的 Web 站点中，如果使用了 SSL，那么你需要仔细检查在 SSL 的请求中返回的 Cookie 值，是否指定了 Secure 属性。
　　除此之外还值得特别指出的是，一些 Web 应用除了自己的程序代码中生成的 Cookie，往往还会从其他途径生成一些 Cookie。例如由 Web Server 或者应用容器自动生成的会话 Cookie，由第三方库或者框架生成的 Cookie 等等。这些都需要进行有针对性的加固处理。
　　几乎每个站点都难以离开 Cookie，但 Cookie 的使用因其貌似简单，而很容易被人轻视。重新审视应用中的 Cookie 代码，几乎只需要很小的代价就可以获得巨大的安全收益。
　　参考文章
http://en.wikipedia.org/wiki/HTTP_cookie
https://www.owasp.org/index.php/HttpOnly