• 我的一次死活无法写入Cookie的经历
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前言
几个礼拜前我在工作上碰到了一些跟Cookie 有关的问题,在这之前,我原本想说:Cookie 不就那样嘛,就算有些属性不太熟悉,上网找一下资料就好了,哪有什么跟Cookie 有关的难题?

然而事实证明我错了。我还真的碰到了一个让我解超久的Cookie 问题。

相信看到这边,很多人应该跃跃欲试了,那我就先来考一下大家:
什么情形下,Cookie 会写不进去?
像是语法错误那种显而易见的就不用说了,除此之外你可能会答说:写完全不同domain的Cookie。例如说你的网页在http://a.com却硬要写http://b.com的Cookie,这种情形当然写不进去。

或者,你可能会回答:不在https却想加上Secureflag的Cookie。
没错,像是这种情形也会写不进去。

除了这些,你还能想到什么吗?

如果想不太到,那就听我娓娓道来吧!

悲剧的开始

在一个月前我写了一篇跟CSRF有关的文章(让我们来谈谈CSRF),正是因为工作上需要实作CSRF的防御,所以趁机研究了一下。简单来说,就是要在Cookie设置一个csrftoken。

可是那天我却发现,我怎么写都写不进去。

我的测试网站的网址是:http://test.dalbll.com,拿来写Cookie的script是:

document . cookie  =  " csrftoken=11111111; expires=Wed, 29 Mar 2020 10:03:33 GMT; domain=.dalbll.com; path=/ "
我就只是想对.dalbll.com写一个名称是csrftoken的Cookie。而我碰到的问题,就是怎么写都写不进去。

这段语法完全没有问题,我检查过好几遍了,但就是不知道为什么写不进去。我们开头讲的那几种case 这边都完全没碰到。这只是一个简单的http 网站,而且是写自己domain 的Cookie,怎么会写不进去?

刚开始碰到这情形,我还想说会不会是我电脑的灵异现象,在其他人的电脑上就好了,就暂时没有管它,直到有一天PM跟我说:「咦,这个页面怎么坏了?」,我仔细检查后才发现是因为他也写不进去这个Cookie,导致server没有收到csrftoken而验证失败。

好了,看来现在已经确认不是我电脑上的问题了,而是大家都会这样。可是,却有其他人是正常的。其他人都可以,但就只有我跟PM 两个人不行。

幸好见过小风小浪的我知道,每次碰到这种诡异的问题,先开无痕模式再说,至少可以知道你的浏览器不会被其他因素给干扰。打开无痕模式之后发现,可以了,可以设定Cookie 了。在一般情况下不行设定,但是开无痕浏览模式却可以。

这就真的很奇怪了,到底为什么不行呢?而且若是我把Cookie换了一个名字,叫做csrftoken2,就可以写入了!就唯独csrftoken这个名称不行,可是Cookie总不可能有保留字这种东西吧!就算真的有,csrftoken也绝对不会是保留字。

这一切都太诡异了,到底csrftoken这个名字有什么问题?到底为什么写不进去?

于是我就去拜了Google大神,用cookie 不能寫、cookie can not set、unable set cookie等等的关键字去搜寻,却都一无所获,找到的答案都跟我的情况完全不一样。

我用Chrome devtool看了,明明http://test.huli.com就没有任何的Cookie,怎么会写不进去呢?

在经历过一阵乱找资料之后,我还稍微去翻了cookie的rfc:HTTP State Management Mechanism,但还是没有找到相关资料。

最后不知道哪来的灵感,我就去Chrome的设定那边检视所有dalbll.com的Cookie,并且一个一个看过之后删掉。删完之后,就可以正常写入Cookie了。

仔细想想其实还满合理的,毕竟无痕模式可以,就代表是以前做的一些事情会影响到写Cookie这件事,再经由删除Cookie就可以确认问题一定是出在其他有关的Domain身上,推测是其他Domain做了一些事情,才会造成http://test.dalbll.com没办法写入Cookie。

后来我回想起刚刚删掉的那几个Cookie,发现存在一个也叫做csrftoken的同名cookie。

拨云见日

难得让我找到了一点线索,当然要跟着这条线索继续查下去。

回想了一下,发现是另外一个负责后台管理的网站叫做:https://admin.dalbll.com写的,因为是用django的关系,所以开启CSRF防护之后预设的Cookie名称就是csrftoken。

仔细再用Chrome devtool看了一下,这个Cookie设置了Secure,Domain是.admin.dalbll.com。看起来也没什么异状。

然而,在拜访这个网站之后,我再试着去http://test.dalbll.com,发现又没办法写入Cookie了,甚至原本的Cookie也离奇地消失了。

太棒了!看来我离真相越来越近了!

我把这个.admin.dalbll.com的同名Cookie删掉之后,去拜访我自己的http://test.dalbll.com,发现一切都正常。Cookie可以正常写入。

看来答案很明显了,那就是:
只要.admin.dalbll.com的那个同名Cookie存在,http://test.dalbll.com就没办法对.dalbll.com写入同名的Cookie。
解法其实到这边就很明显了,第一个是改一个Cookie 名称,第二个是改一个Domain。

有关于第二个解法,还记得我们在http://test.dalbll.com是写入.dalbll.com这个Domain的Cookie吗?只要改成写入.test.dalbll.com这个Domain,一样可以正常运作。

所以若是讲得更详细一点,这个写不进去Cookie 的问题就发生在:
当有一个Domain为.admin.dalbll.com并设置成Secure的Cookie已经存在的时候,http://test.dalbll.com就没办法对.dalbll.com写入同名的Cookie。
在大概确认问题以后,我就开始调整各个变因,看能不能查出到底是哪一个环节出了问题,最后我发现两个重点:
1.其实只有Chrome 不能写,Safari, Firefox 都可以
2.Secure 这个flag 没有设置的话,就可以写


深入追查

既然有了只有Chrome 会发生这种情形的这个有力线索,就可以循着这条线继续追查下去,那怎么追查呢?
没错,就是最简单直接的方法:去找Chromium 的原始码!
以前看过很多文章都是查问题查一查最后查到Source code 去,终于轮到我也有这一天了。可是Chromium 的原始码这么一大包,该如何找起呢?

于是我决定先Google:chromium cookie,在第一笔搜寻结果发现了很有帮助的资料:CookieMonster。这篇文章有详细说明了Chromium的Cookie机制是怎么运作的,并且说明核心就是一个叫做CookieMonster的东西。

再来就可以直接去看Source code了,可以在/net/cookies找到cookie_monster.cc。

还记得刚刚发现的问题重点之一,推测是跟Secure这个flag有关,所以直接用Secure当关键字下去搜寻,可以在中间的部分发现一个DeleteAnyEquivalentCookie的function,以下节录部分原始码,1146行到1173行:
// If the cookie is being set from an insecure scheme, then if a cookie
// already exists with the same name and it is Secure, then the cookie
// should *not* be updated if they domain-match and ignoring the path
// attribute.
//
// See: https://tools.ietf.org/html/draft-ietf-httpbis-cookie-alone
if (cc-> IsSecure () && !source_url.SchemeIsCryptographic() &&
    ecc.IsEquivalentForSecureCookieMatching(*cc)) {
  skipped_secure_cookie = true ;
  histogram_cookie_delete_equivalent_-> Add (
      COOKIE_DELETE_EQUIVALENT_SKIPPING_SECURE);
  // If the cookie is equivalent to the new cookie and wouldn't have been
  // skipped for being HTTP-only, record that it is a skipped secure cookie
  // that would have been deleted otherwise.
  if (ecc. IsEquivalent (* cc)) {
    found_equivalent_cookie = true ;
     if (!skip_httponly || !cc-> IsHttpOnly ()) {
      histogram_cookie_delete_equivalent_-> Add (
          COOKIE_DELETE_EQUIVALENT_WOULD_HAVE_DELETED);
    }
  }
} 

这边很贴心的帮你加上了注释,说是:

如果有个cookie 是来自insecure scheme,并且已经存在一个同名又设置为Secure 又domain-match 的cookie 的话,这个cookie 就不该被设置
虽然不太理解domain-match指的到底是怎样才算match,但看来我们碰到的写不进去Cookie的问题就是在这一段发生的。而且还有贴心附上参考资料:https://tools.ietf.org/html/draft-ietf-httpbis-cookie-alone
标题为:「Deprecate modification of 'secure' cookies from non-secure origins」。

内容不长,很快就可以看完,以下节录其中一小段:

Section 8.5 and Section 8.6 of [RFC6265] spell out some of the
drawbacks of cookies' implementation: due to historical accident,
non-secure origins can set cookies which will be delivered to secure
origins in a manner indistinguishable from cookies set by that origin
itself.  This enables a number of attacks, which have been recently
spelled out in some detail in [COOKIE-INTEGRITY].
附注中的参考资料是这个:Cookies Lack Integrity: Real-World Implications,里面有附一段二十几分钟的影片,可以看一看,看完之后就会知道为什么不能写入了。

如果你还没看,这边可以帮大家做一个总结。要知道为什么刚开始那个case 不能写入Cookie,可以先想想看如果可以写入,会发生什么事情。

假如http://test.dalbll.com成功写入.dalbll.com的csrftoken这个cookie的话,对http://test.dalbll.com似乎没什么影响,就多带一个Cookie上去,看起来合情合理。

可是呢,却对https://admin.dalbll.com有些影响。

原本.admin.dalbll.com并且设置为Secure的Cookie还是会在,但现在多了个.dalbll.com又是同名的Cookie。当https://admin.dalbll.com送request的时候,就会把这两个Cookie一并带上去。所以Server收到的时候可能会是这样:

csrftoken=cookie_from_test_dalbll_com; csrftoken=cookie_from_admin_dalbll_com
但碰到同名Cookie的时候,很多人都会只取第一个处理,所以Server side收到的csrftoken就会是cookie_from_test_dalbll_com。

意思就是说,尽管你在https://admin.dalbll.com用Secure的方式写了一个Cookie,却被其他不安全的来源(http://test.dalbll.com)给覆盖过去了!

那盖掉Cookie 可以做什么呢?举几个上面参考资料给的例子(但我不确定有没有理解错误,有错的话请指正),第一个是Gmail 的视窗不是分成两部分吗,一部分是信箱,另外一部分是Hangouts。攻击者可以利用上面讲的手法把原来使用者的cookie 盖掉,换成自己的session cookie,可是因为Hangouts 跟Gmail 本身的domain 不一样,所以Gmail 还是使用者的帐号,Hangouts 却已经变成攻击者的帐号了。

被攻击的人就很有可能在不知情的状况下利用攻击者的帐号来发送讯息,攻击者就可以看到那些讯息了。

第二个例子是某间银行网站,假如在使用者要新增信用卡的时候把session cookie 换成攻击者的,那这张信用卡就新增到攻击者的帐户去了!

大概就是这样,总之都是透过把原本的cookie 遮蔽住,让server side 使用新的cookie 的攻击方法。

总结
我一开始碰到这个问题的时候真的满苦恼的,因为怎么想都想不到为什么一个语法完全没错的指令没办法写入Cookie,而且https://admin.dalbll.com这个网站我平常也很少用到,根本不会想到是它的问题。

但这次把问题解掉之后重新回来看,其实过程中就有一些蛛丝马迹可循,例如说可以透过「清掉Cookie 就没事」这点得知应该是跟其他Cookie 有干扰,也可以从别的浏览器可以写入这点得知应该是Chrome 的一些机制。

过程中的每个线索都会带你找到新的路,只要坚持走下去,一定能成功闯出迷宫。
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