Session和Cookies的基本原理

在浏览网站的过程中,我们经常会遇到需要登录的情况,有些页面只有登录之后才可以访问,而且登录之后可以连续访问很多次网站,但是有时候过一段时间就需要重新登录。还有一些网站,在打开浏览器时就自动登录了,而且很长时间都不会失效,这种情况又是为什么?其实这里面涉及Session和Cookies的相关知识,本节就来揭开它们的神秘面纱。

一、静态网页和动态网页

在开始之前,我们需要先了解一下静态网页和动态网页的概念。这里还是前面的示例代码,内容如下:

这是最基本的HTML代码,我们将其保存为一个.html文件,然后把它放在某台具有固定公网IP的主机上,主机上装上Apache或Nginx等服务器,这样这台主机就可以作为服务器了,其他人便可以通过访问服务器看到这个页面,这就搭建了一个最简单的网站。

这种网页的内容是HTML代码编写的,文字、图片等内容均通过写好的HTML代码来指定,这种页面叫作静态网页。它加载速度快,编写简单,但是存在很大的缺陷,如可维护性差,不能根据URL灵活多变地显示内容等。例如,我们想要给这个网页的URL传入一个参数,让其在网页中显示出来,是无法做到的。

因此,动态网页应运而生,它可以动态解析URL中参数的变化,关联数据库并动态呈现不同的页面内容,非常灵活多变。我们现在遇到的大多数网站都是动态网站,它们不再是一个简单的HTML,而是可能由JSP、PHP、Python等语言编写的,其功能比静态网页强大和丰富太多了。

此外,动态网站还可以实现用户登录和注册的功能。再回到开头提到的问题,很多页面是需要登录之后才可以查看的。按照一般的逻辑来说,输入用户名和密码登录之后,肯定是拿到了一种类似凭证的东西,有了它,我们才能保持登录状态,才能访问登录之后才能看到的页面。

那么,这种神秘的凭证到底是什么呢?其实它就是Session和Cookies共同产生的结果,下面我们来一探究竟。

二、无状态HTTP

在了解Session和Cookies之前,我们还需要了解HTTP的一个特点,叫作无状态。

HTTP的无状态是指HTTP协议对事务处理是没有记忆能力的,也就是说服务器不知道客户端是什么状态。当我们向服务器发送请求后,服务器解析此请求,然后返回对应的响应,服务器负责完成这个过程,而且这个过程是完全独立的,服务器不会记录前后状态的变化,也就是缺少状态记录。这意味着如果后续需要处理前面的信息,则必须重传,这导致需要额外传递一些前面的重复请求,才能获取后续响应,然而这种效果显然不是我们想要的。为了保持前后状态,我们肯定不能将前面的请求全部重传一次,这太浪费资源了,对于这种需要用户登录的页面来说,更是棘手。

这时两个用于保持HTTP连接状态的技术就出现了,它们分别是Session和Cookies。Session在服务端,也就是网站的服务器,用来保存用户的会话信息;Cookies在客户端,也可以理解为浏览器端,有了Cookies,浏览器在下次访问网页时会自动附带上它发送给服务器,服务器通过识别Cookies并鉴定出是哪个用户,然后再判断用户是否是登录状态,然后返回对应的响应。

我们可以理解为Cookies里面保存了登录的凭证,有了它,只需要在下次请求携带Cookies发送请求而不必重新输入用户名、密码等信息重新登录了。

因此在爬虫中,有时候处理需要登录才能访问的页面时,我们一般会直接将登录成功后获取的Cookies放在请求头里面直接请求,而不必重新模拟登录。

好了,了解Session和Cookies的概念之后,我们在来详细剖析它们的原理。

1. Session

Session,其本来的含义是指有始有终的一系列动作/消息。比如,打电话时,从拿起电话拨号到挂断电话这中间的一系列过程可以称为一个Session。

而在Web中,Session对象用来存储特定用户Session所需的属性及配置信息。这样,当用户在应用程序的Web页之间跳转时,存储在Session对象中的变量将不会丢失,而是在整个用户Session中一直存在下去。当用户请求来自应用程序的Web页时,如果该用户还没有Session,则Web服务器将自动创建一个Session对象。当Session过期或被放弃后,服务器将终止该Session。

2. Cookies

Cookies指某些网站为了辨别用户身份、进行Session跟踪而存储在用户本地终端上的数据。

Session维持

那么,我们怎样利用Cookies保持状态呢?当客户端第一次请求服务器时,服务器会返回一个请求头中带有字段的响应给客户端,用来标记是哪一个用户,客户端浏览器会把Cookies保存起来。当浏览器下一次再请求该网站时,浏览器会把此Cookies放到请求头一起提交给服务器,Cookies携带了SessionID信息,服务器检查该Cookies即可找到对应的Session是什么,然后再判断Session来以此来辨认用户状态。

在成功登录某个网站时,服务器会告诉客户端设置哪些Cookies信息,在后续访问页面时客户端会把Cookies发送给服务器,服务器再找到对应的Session加以判断。如果Session中的某些设置登录状态的变量是有效的,那就证明用户处于登录状态,此时返回登录之后才可以查看的网页内容,浏览器再进行解析便可以看到了。

反之,如果传给服务器的Cookies是无效的,或者Session已经过期了,我们将不能继续访问页面,此时可能会收到错误的响应或者跳转到登录页面重新登录。

所以,Cookies和Session需要配合,一个处于客户端,一个处于服务端,二者共同协作,就实现了登录Session控制。

属性结构

接下来,我们来看看Cookies都有哪些内容。这里以知乎为例,在浏览器开发者工具中打开Application选项卡,然后在左侧会有一个Storage部分,最后一项即为Cookies,将其点开,如下图所示,这些就是Cookies。

可以看到,这里有很多条目,其中每个条目可以称为Cookie。它有如下几个属性。

Name:该Cookie的名称。一旦创建,该名称便不可更改。

Value:该Cookie的值。如果值为Unicode字符,需要为字符编码。如果值为二进制数据,则需要使用BASE64编码。

Domain:可以访问该Cookie的域名。例如,如果设置为.zhihu.com,则所有以zhihu.com,结尾的域名都可以访问该Cookie。

Max Age:该Cookie失效的时间,单位为秒,也常和Expires一起使用,通过它可以计算出其有效时间。Max Age如果为正数,则该Cookie在Max Age秒之后失效。如果为负数,则关闭浏览器时Cookie即失效,浏览器也不会以任何形式保存该Cookie。

Path:该Cookie的使用路径。如果设置为/path/,则只有路径为/path/的页面可以访问该Cookie。如果设置为/,则本域名下的所有页面都可以访问该Cookie。

Size字段:此Cookie的大小。

HTTP字段:Cookie的属性。若此属性为,则只有在HTTP头中会带有此Cookie的信息,而不能通过来访问此Cookie。

Secure:该Cookie是否仅被使用安全协议传输。安全协议有HTTPS和SSL等,在网络上传输数据之前先将数据加密。默认为。

会话Cookie和持久Cookie

从表面意思来说,会话Cookie就是把Cookie放在浏览器内存里,浏览器在关闭之后该Cookie即失效;持久Cookie则会保存到客户端的硬盘中,下次还可以继续使用,用于长久保持用户登录状态。

其实严格来说,没有会话Cookie和持久Cookie之分,只是由Cookie的Max Age或Expires字段决定了过期的时间。

因此,一些持久化登录的网站其实就是把Cookie的有效时间和Session有效期设置得比较长,下次我们再访问页面时仍然携带之前的Cookie,就可以直接保持登录状态。

三、常见误区

在谈论Session机制的时候,常常听到这样一种误解“只要关闭浏览器,Session就消失了”,这种理解是错误的。可以想象一下会员卡的例子,除非顾客主动对店家提出销卡,否则店家绝对不会轻易删除顾客的资料。对Session来说,也是一样,除非程序通知服务器删除一个Session,否则服务器会一直保留。比如,程序一般都是在我们做注销操作时才去删除Session。

但是当我们关闭浏览器时,浏览器不会主动在关闭之前通知服务器它将要关闭,所以服务器根本不会有机会知道浏览器已经关闭。之所以会有这种错觉,是因为大部分Session机制都使用会话Cookie来保存SessionID信息,而关闭浏览器后Cookies就消失了,再次连接服务器时,也就无法找到原来的Session了。如果服务器设置的Cookies保存到硬盘上,或者使用某种手段改写浏览器发出的HTTP请求头,把原来的Cookies发送给服务器,则再次打开浏览器,仍然能够找到原来的Session ID,依旧还是可以保持登录状态的。

而且恰恰是由于关闭浏览器不会导致Session被删除,这就需要服务器为Session设置一个失效时间,当距离客户端上一次使用Session的时间超过这个失效时间时,服务器就可以认为客户端已经停止了活动,才会把Session删除以节省存储空间。

四、参考资料

由于涉及一些专业名词知识,本节的部分内容参考来源如下。

Session百度百科:https://baike.baidu.com/item/session/479100

Cookies百度百科:https://baike.baidu.com/item/cookie/1119

HTTP Cookie维基百科:https://en.wikipedia.org/wiki/HTTP_cookie

Session和几种状态保持方案理解:http://www.mamicode.com/info-detail-46545.html

  • 发表于:
  • 原文链接http://kuaibao.qq.com/s/20180316G1TZ5900?refer=cp_1026
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