第一章  概  述

1.1 背景知识

HTTP 协议其轻巧通用、面向对象的特点使它适合在分布式协作环境下使用。HTTP协议是针对相互间无连接的事物进行处理，是一种无状态、无连接的协议，不能在服务器上保持一次会话的持续状态信息。但是HTTP的无状态性不能满足某些应用的需求，给Web操作带来种种不便。

在此前提下，提出了HTTP的状态管理机制— Cookie机制。Cookie，有时也用其复数形式Cookies，定义于RFC2109。它是网景公司的前雇员Lou Montulli在1993年3月的发明^[12]。在WEB技术发展史上，Cookie技术的出现是一个重大的变革。最先是Netscape1993年在它的Netscape Navigator浏览器中引入了Cookie技术，从那时起，World Wide Web 协会就开始支持Cookie标准。以后又经过微软的大力推广（因为微软的IIS Web服务器所采用的ASP技术很大程度的使用了Cookie技术），即在微软的Internet Explorer浏览器中完全支持Cookie技术^[15]。到现在，绝大多数的浏览器都支持Cookie技术，或者至少兼容Cookie技术的使用。

按照Netscape官方文档中的定义，Cookie是在HTTP协议下，服务器或脚本可以维护客户工作站上信息的一种方式。Cookie 是由Web服务器保存在用户浏览器上的小文本文件，包含每次用户访问站点时Web应用程序都可以读取的信息。服务器可以利用Cookie包含信息的任意性来筛选并经常性维护这些信息，以判断在HTTP传输中的状态。无论何时用户链接到服务器，Web站点都可以访问Cookie信息^[4]。

一般来说，Cookie通过HTTP Headers从服务器端返回到浏览器上。首先，服务器端在响应中利用Set-Cookie header来创建一个Cookie ，然后，浏览器在它的请求中通过Cookie header包含这个已经创建的Cookie，并且反它返回至服务器，从而完成浏览器的论证^[5]。目前有些Cookie 是临时的，另一些则是持续的。临时的Cookie只在浏览器上保存一段规定的时间，一旦超过规定的时间该Cookie就会被系统清除。

1.2 Cookie应用中存在问题

现在，Cookie技术已经被广泛的应用与各种网站和个人桌面操作系统，绝大多数的浏览器都支持Cookie技术，或者至少兼容Cookie技术的使用。另一方面,自从这项技术诞生的那天起，它就饱受争议，因为不正当地利用此技术会造成用户信息的安全问题^[6]。由于大多数用户对它的功能、使用方法还不十分熟悉，往往在没有任何防备的情况下，被那些居心不良的网站或个人盗走了重要的私人信息(包括计算机的型号配置、个人的银行帐号密码等)，造成重大损失。因为Cookie是以明文的形式保存与传输的，所以存在着一定的危险，通常存在着三种情况的安全攻击^[14]：

网络攻击：Cookie是以明文的形式在网络中进行传输的，如果没有安全的信道，该信息在传输过程中就有可能遭到不法之徒的拦截，窃取，篡改，冒用等。

客户端攻击：由于Cookie是以明文的形式保存在客户端的硬盘上的，该信息就有可能被非法用户拷贝，对信息进行冒用，修改等。

服务器端攻击：非法攻击者破坏正常服务器的运行，并冒用该服务器的地址及域名，当用户登录该网站时，非法攻击者就可以获取该用户的信息，并根据获取的信息登录，进行非法操作。

可见，如果不对Cookie的使用采用一些对抗攻击的技术手段，无论对于网站还是对于用户来说，都是非常危险的。因此需要采取措施来对Cookie信息进行处理。

1.3 解决方案

鉴于1.2节中提到的Cookie安全问题，必须采取相应的措施来保证Cookie使用中的安全。安全的Cookie必须具备以下三个方面的特性：

l        机密性

Cookie通常含有用户身份鉴别信息和用户个人资料，因此要求必须确保这些信息的机密性 Cookie信息泄露有两个主要途径：一是在传输途中被截获；二是存储于用户设备时被窃取。^[16]

l        完整性

为防止攻击者使用特殊标记向Cookie写入恶意可执行代码，要求必须确保Cookie的完整性 当Cookie被用于用户身份鉴别时，如果Cookie内容被篡改，那么鉴别就会失败。攻击者可以篡改合法用户Cookie内容，阻碍该用户访问特定Web站点。Cookie中域名项和路径项也很重要。如果攻击者篡改这两项，Cookie就会被送至攻击者手中。^[16]

l        可鉴别性

将Cookie加密可以抵御非法篡改。但是，攻击者通过向Web站点提交从合法用户处窃取的Cookie，仍然可以假冒该合法用户。因此，要求必须能够校验提供Cookie的实体确是该Cookie合法所有者。^[16]

所以，必须针对以上所列出的安全Cookie的三个特性采取相应的措施，才能保证Cookie的安全。本设计的解决方案正是针对此三种特性制定了相应的解决方案：

l        对于“机密性”的解决方案

使用强壮的加密算法对Cookie信息进行加密，可以防止Cookie中的敏感信息的泄露，只有拥有密钥的服务器才可以解密和识别该信息。

l        对于“完整性”的解决方案

使用有效的算法生成MAC（message authentication code）对Cookie信息进行签名。Web服务器读取Cookie后对Cookie进行签名校验，若Cookie被更改了，校验必定无法通过，从而有效的防止了Cookie的伪造和篡改。

l        对于“可鉴别性”的解决方案

在目前的IPV4网络中，将客户端MAC地址或者IP地址加入到Cookie信息中，并加密。服务器读取Cookie后，解密出其中的附加MAC/IP信息，若与客户端当前MAC或IP相符，则认为该Cookie来源合法。在IPV6网络中，将客户端MAC和IP地址都加入到Cookie信息中，并加密。服务器读取Cookie后，解密出其中的MAC和IP信息，若与当前请求的客户端MAC和IP 相符，则认为该Cookie来源合法。

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