Express使用进阶:cookie-parser中间件实现深入剖析

文章导读

cookie-parser是Express的中间件,用来实现cookie的解析,是官方脚手架内置的中间件之一。

它的使用非常简单,但在使用过程中偶尔也会遇到问题。一般都是因为对Express + cookie-parser的签名、验证机制不了解导致的。

本文深入讲解Express + cookie-parser的签名和验证的实现机制,以及cookie签名是如何增强网站的安全性的。

文本同步收录于GitHub主题系列《Nodejs学习笔记》

入门例子:cookie设置与解析

先从最简单的例子来看下cookie-parser的使用,这里采用默认配置。

  1. cookie设置:使用Express的内置方法res.cookie()
  2. cookie解析:使用cookie-parser中间件。
var express = require('express');
var cookieParser = require('cookie-parser');
var app = express();

app.use(cookieParser());

app.use(function (req, res, next) {
  console.log(req.cookies.nick); // 第二次访问,输出chyingp
  next();
});

app.use(function (req, res, next) {  
  res.cookie('nick', 'chyingp');
  res.end('ok');
});

app.listen(3000);

在当前场景下,cookie-parser中间件大致实现如下:

app.use(function (req, res, next) {
  req.cookies = cookie.parse(req.headers.cookie);
  next();
});

进阶例子:cookie签名与解析

出于安全的考虑,我们通常需要对cookie进行签名。

例子改写如下,有几个注意点:

  1. cookieParser初始化时,传入secret作为签名的秘钥。
  2. 设置cookie时,将signed设置为true,表示对即将设置的cookie进行签名。
  3. 获取cookie时,可以通过req.cookies,也可以通过req.signedCookies获取。
var express = require('express');
var cookieParser = require('cookie-parser');
var app = express();

// 初始化中间件,传入的第一个参数为singed secret
app.use(cookieParser('secret'));

app.use(function (req, res, next) {
  console.log(req.cookies.nick); // chyingp
  console.log(req.signedCookies.nick); // chyingp
  next();
});

app.use(function (req, res, next) {  
  // 传入第三个参数 {signed: true},表示要对cookie进行摘要计算
  res.cookie('nick', 'chyingp', {signed: true});
  res.end('ok');
});

app.listen(3000);

签名前的cookie值为chyingp,签名后的cookie值为s%3Achyingp.uVofnk6k%2B9mHQpdPlQeOfjM8B5oa6mppny9d%2BmG9rD0,decode后为s:chyingp.uVofnk6k+9mHQpdPlQeOfjM8B5oa6mppny9d+mG9rD0

下面就来分析下,cookie的签名、解析是如何实现的。

cookie签名、验证实现剖析

Express完成cookie值的签名,cookie-parser实现签名cookie的解析。两者共用同一个秘钥。

cookie签名

Express对cookie的设置(包括签名),都是通过res.cookie()这个方法实现的。

精简后的代码如下:

res.cookie = function (name, value, options) {  
  var secret = this.req.secret;
  var signed = opts.signed;

  // 如果 options.signed 为true,则对cookie进行签名
  if (signed) {
    val = 's:' + sign(val, secret);
  }

  this.append('Set-Cookie', cookie.serialize(name, String(val), opts));

  return this;
};

sign为签名函数。伪代码如下,其实就是把cookie的原始值,跟hmac后的值拼接起来。

敲黑板划重点:签名后的cookie值,包含了原始值。

function sign (val, secret) {
  return val + '.' + hmac(val, secret);
}

这里的secret哪来的呢?是cookie-parser初始化的时候传入的。如下伪代码所示:

var cookieParser = function (secret) {
  return function (req, res, next) {
    req.secret = secret;
    // ...
    next();
  };
};

app.use(cookieParser('secret'));

签名cookie解析

知道了cookie签名的机制后,如何"解析"签名cookie就很清楚了。这个阶段,中间件主要做了两件事:

  1. 将签名cookie对应的原始值提取出来
  2. 验证签名cookie是否合法

实现代码如下:

// str:签名后的cookie,比如 "s:chyingp.uVofnk6k+9mHQpdPlQeOfjM8B5oa6mppny9d+mG9rD0"
// secret:秘钥,比如 "secret"
function signedCookie(str, secret) {

  // 检查是否 s: 开头,确保只对签过名的cookie进行解析
  if (str.substr(0, 2) !== 's:') {
    return str;
  }

  // 校验签名的值是否合法,如合法,返回true,否则,返回false
  var val = unsign(str.slice(2), secret);
  
  if (val !== false) {
    return val;
  }

  return false;
}

判断、提取cookie原始值比较简单。只是是unsign方法名比较有迷惑性。

一般只会对签名进行合法校验,并没有所谓的反签名。

unsign方法的代码如下:

  1. 首先,从传入的cookie值中,分别提取出原始值A1、签名值B1。
  2. 其次,用同样的秘钥对A1进行签名,得到A2。
  3. 最后,根据A2、B1是否相等,判断签名是否合法。
exports.unsign = function(val, secret){
  var str = val.slice(0, val.lastIndexOf('.'))
    , mac = exports.sign(str, secret);
  
  return sha1(mac) == sha1(val) ? str : false;
};

cookie签名的作用

主要是出于安全考虑,防止cookie被篡改,增强安全性。

举个小例子来看下cookie签名是如何实现防篡改的。

基于前面的例子展开。假设网站通过nick这个cookie来区分当前登录的用户是谁。在前面例子中,登录用户的cookie中,nick对应的值如下:(decode后的)

s:chyingp.uVofnk6k+9mHQpdPlQeOfjM8B5oa6mppny9d+mG9rD0

此时,有人试图修改这个cookie值,来达到伪造身份的目的。比如修改成xiaoming

s:xiaoming.uVofnk6k+9mHQpdPlQeOfjM8B5oa6mppny9d+mG9rD0

当网站收到请求,对签名cookie进行解析,发现签名验证不通过。由此可判断,cookie是伪造的。

hmac("xiaoming", "secret") !== "uVofnk6k+9mHQpdPlQeOfjM8B5oa6mppny9d+mG9rD0"

签名就一定能够确保安全吗

当然不是。

上个小节的例子,仅通过nick这个cookie的值来判断登录的是哪个用户,这是一个非常糟糕的设计。虽然在秘钥未知的情况下,很难伪造签名cookie。但用户名相同的情况下,签名也是相同的。这种情况下,其实是很容易伪造的。

另外,开源组件的算法是公开的,因此秘钥的安全性就成了关键,要确保秘钥不泄露。

还有很多,这里不展开。

小结

本文主要对Express + cookie-parser的签名和解析机制进行相对深入的介绍。

不少类似的总结文章中,把cookie的签名说成了加密,这是一个常见的错误,读者朋友需要注意一下。

签名部分的介绍,稍微涉及一些简单的安全知识,对这块不熟悉的同学可以留言交流。为讲解方便,部分段落、用词可能不够严谨。如有错漏,敬请指出。

相关链接

https://github.com/expressjs/cookie-parser

https://github.com/chyingp/nodejs-learning-guide

posted @ 2018-02-01 08:34 程序猿小卡 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏