有一點(diǎn)我們必須承認(rèn)，大多數(shù)web應(yīng)用程序都離不開session的使用。這篇文章將會結(jié)合php以及http協(xié)議來分析如何建立一個安全的會話管理機(jī)制。我們先簡單的了解一些http的知識，從而理解該協(xié)議的無狀態(tài)特性。然后，學(xué)習(xí)一些關(guān)于cookie的基本操作。最后，我會一步步闡述如何使用一些簡單，高效的方法來提高你的php應(yīng)用程序的安全性以及穩(wěn)定行。

我想大多數(shù)的php初級程序員一定會認(rèn)為php默認(rèn)的session機(jī)制的安全性似乎是有一定保障的，事實(shí)恰好相反 – php團(tuán)隊只是提供了一套便捷的session的解決方案提供給程序員使用，至于安全性的話，應(yīng)該由程序員來加強(qiáng)，這是應(yīng)用程序開發(fā)團(tuán)隊的責(zé)任。因為，這里面的方法很多，可以這么說吧，沒有最好，只有更好。攻擊的方式在不斷變化，防守方也需要不斷變招，所以，我個人認(rèn)為php團(tuán)隊的做法還是比較明智的。

無狀態(tài)性

Http是一種無狀態(tài)性的協(xié)議。這是因為此種協(xié)議不要求瀏覽器在每次請求中標(biāo)明它自己的身份，并且瀏覽器以及服務(wù)器之間并沒有保持一個持久性的連接用于多個頁面之間的訪問。當(dāng)一個用戶訪問一個站點(diǎn)的時候，用戶的瀏覽器發(fā)送一個http請求到服務(wù)器，服務(wù)器返回給瀏覽器一個http響應(yīng)。其實(shí)很簡單的一個概念，客戶端一個請求，服務(wù)器端一個回復(fù)，這就是整個基于http協(xié)議的通訊過程。

因為web應(yīng)用程序是基于http協(xié)議進(jìn)行通訊的，而我們已經(jīng)講過了http是無狀態(tài)的，這就增加了維護(hù)web應(yīng)用程序狀態(tài)的難度, 對于開發(fā)者來說，是一個不小的挑戰(zhàn)。Cookies是作為http的一個擴(kuò)展誕生的，其主要用途是彌補(bǔ)http的無狀態(tài)特性，提供了一種保持客戶端與服務(wù)器端之間狀態(tài)的途徑，但是由于出于安全性的考慮，有的用戶在瀏覽器中是禁止掉cookie的。這種情況下，狀態(tài)信息只能通過url中的參數(shù)來傳遞到服務(wù)器端，不過這種方式的安全性很差。事實(shí)上，按照通常的想法，應(yīng)該有客戶端來表明自己的身份，從而和服務(wù)器之間維持一種狀態(tài)，但是出于安全性方面的考慮，我們都應(yīng)該明白一點(diǎn) – 來自客戶端的信息都是不能完全信任的。

盡管這樣，針對維持web應(yīng)用程序狀態(tài)的問題，相對來說，還是有比較優(yōu)雅的解決方案的。不過，應(yīng)該說是沒有完美的解決方案的，再好的解決方案也不可能適用所有的情況。這篇文章將介紹一些技術(shù)。這些技術(shù)可以用來比較穩(wěn)定地維持應(yīng)用程序的狀態(tài)以及抵御一些針對session的攻擊，比如會話劫持。并且你可以學(xué)習(xí)到cookie是怎樣工作的，php 的session做了那些事情，以及怎樣才能劫持session。

HTTP 概覽

如何才能保持web應(yīng)用程序的狀態(tài)以及選擇最合適的解決方案呢?在回答這個問題之前，必須得先了解web的底層協(xié)議 – Hypertext Transfer Protocol (HTTP)。

當(dāng)用戶訪問http://www.tjdsmy.cn這個域名的時候，瀏覽器就會自動和服務(wù)器建立tcp/ip連接，然后發(fā)送http請求到example.com的服務(wù)器的80端口。該個請求的語法如下所示：GET / HTTP/1.1

Host: example.org

以上第一行叫做請求行，第二個參數(shù)(一個反斜線在這個例子中)表示所請求資源的路徑。反斜線代表了根目錄;服務(wù)器會轉(zhuǎn)換這個根目錄為服務(wù)器文件系統(tǒng)中的一個具體目錄。

Apache的用戶常用DocumentRoot這個命令來設(shè)置這個文檔根路徑。如果請求的url是http://www.tjdsmy.cn/path/to/script.php,那么請求的路徑就是/path/to/script.php。假如document root 被定義為usr/lcoal/apache/htdocs的話,整個請求的資源路徑就是/usr/local/apache/htdocs/path/to/script.php。

第二行描述的是http頭部的語法。在這個例子中的頭部是Host, 它標(biāo)識了瀏覽器希望獲取資源的域名主機(jī)。還有很多其它的請求頭部可以包含在http請求中，比如user-Agent頭部，在php可以通過$_SERVER['HTTP_USER_AGENT']獲取請求中所攜帶的這個頭部信息。

但是遺憾的是，在這個請求例子中，沒有任何信息可以唯一標(biāo)識當(dāng)前這個發(fā)出請求的客戶端。有些開發(fā)者借助請求中的ip頭部來唯一標(biāo)識發(fā)出此次請求的客戶端，但是這種方式存在很多問題。因為，有些用戶是通過代理來訪問的，比如用戶A通過代理B連接網(wǎng)站www.tjdsmy.cn, 服務(wù)器端獲取的ip信息是代理B分配給A的ip地址，如果用戶這時斷開代理，然后再次連接代理的話，它的代理ip地址又再次改變，也就說一個用戶對應(yīng)了多個ip地址，這種情況下，服務(wù)器端根據(jù)ip地址來標(biāo)識用戶的話，會認(rèn)為請求是來自不同的用戶，事實(shí)上是同一個用戶。 還用另外一種情況就是，比如很多用戶是在同一個局域網(wǎng)里通過路由連接互聯(lián)網(wǎng)，然后都訪問www.tjdsmy.cn的話，由于這些用戶共享同一個外網(wǎng)ip地址，這會導(dǎo)致服務(wù)器認(rèn)為這些用戶是同一個用戶發(fā)出的請求，因為他們是來自同一個ip地址的訪問。

保持應(yīng)用程序狀態(tài)的第一步就是要知道如何來唯一地標(biāo)識每個客戶端。因為只有在http中請求中攜帶的信息才能用來標(biāo)識客戶端，所以在請求中必須包含某種可以用來標(biāo)識客戶端唯一身份的信息。Cookie設(shè)計出來就是用來解決這一問題的。

Cookies

如果你把Cookies看成為http協(xié)議的一個擴(kuò)展的話，理解起來就容易的多了，其實(shí)本質(zhì)上cookies就是http的一個擴(kuò)展。有兩個http頭部是專門負(fù)責(zé)設(shè)置以及發(fā)送cookie的,它們分別是Set-Cookie以及Cookie。當(dāng)服務(wù)器返回給客戶端一個http響應(yīng)信息時，其中如果包含Set-Cookie這個頭部時，意思就是指示客戶端建立一個cookie，并且在后續(xù)的http請求中自動發(fā)送這個cookie到服務(wù)器端，直到這個cookie過期。如果cookie的生存時間是整個會話期間的話，那么瀏覽器會將cookie保存在內(nèi)存中，瀏覽器關(guān)閉時就會自動清除這個cookie。另外一種情況就是保存在客戶端的硬盤中，瀏覽器關(guān)閉的話，該cookie也不會被清除，下次打開瀏覽器訪問對應(yīng)網(wǎng)站時，這個cookie就會自動再次發(fā)送到服務(wù)器端。一個cookie的設(shè)置以及發(fā)送過程分為以下四步：

客戶端發(fā)送一個http請求到服務(wù)器端

服務(wù)器端發(fā)送一個http響應(yīng)到客戶端，其中包含Set-Cookie頭部

客戶端發(fā)送一個http請求到服務(wù)器端，其中包含Cookie頭部

服務(wù)器端發(fā)送一個http響應(yīng)到客戶端

這個通訊過程也可以用以下下示意圖來描述：

在客戶端的第二次請求中包含的Cookie頭部中，提供給了服務(wù)器端可以用來唯一標(biāo)識客戶端身份的信息。這時，服務(wù)器端也就可以判斷客戶端是否啟用了cookies。盡管，用戶可能在和應(yīng)用程序交互的過程中突然禁用cookies的使用，但是，這個情況基本是不太可能發(fā)生的，所以可以不加以考慮，這在實(shí)踐中也被證明是對的。

GET and POST Data

除了cookies,客戶端還可以將發(fā)送給服務(wù)器的數(shù)據(jù)包含在請求的url中，比如請求的參數(shù)或者請求的路徑中。 我們來看一個例子：

GET /index.php?foo=bar HTTP/1.1

Host: example.org

以上就是一個常規(guī)的http get 請求，該get請求發(fā)送到example.org域名對應(yīng)的web 服務(wù)器下的index.php腳本, 在index.php腳本中，可以通過$_GET['foo']來獲取對應(yīng)的url中foo參數(shù)的值，也就是’bar’。大多數(shù)php開發(fā)者都稱這樣的數(shù)據(jù)會GET數(shù)據(jù)，也有少數(shù)稱它為查詢數(shù)據(jù)或者url變量。但是大家需要注意一點(diǎn)，不是說GET數(shù)據(jù)就只能包含在HTTP GET類型的請求中，在HTTP POST類型的請求中同樣可以包含GET數(shù)據(jù)，只要將相關(guān)GET數(shù)據(jù)包含在請求的url中即可，也就是說GET數(shù)據(jù)的傳遞不依賴與具體請求的類型。

另外一種客戶端傳遞數(shù)據(jù)到服務(wù)器端的方式是將數(shù)據(jù)包含在http請求的內(nèi)容區(qū)域內(nèi)。 這種方式需要請求的類型是POST的，看下面一個例子：

POST /index.php HTTP/1.1

Host: example.org

Content-Type: application/x-www-form-urlencoded

Content-Length: 7

foo=bar

在這種情況下，在腳本index.php可以通過調(diào)用$_POST['foo']來獲取對應(yīng)的值bar。開發(fā)者稱這個數(shù)據(jù)為POST數(shù)據(jù),也就是大家熟知的form以post方式提交請求的方式。

在一個請求中，可以同時包含這兩種形式的數(shù)據(jù)：

POST /index.php?myget=foo HTTP/1.1

Host: example.orgContent-Type: application/x-www-form-urlencoded

Content-Length: 11

mypost=bar

這兩種傳遞數(shù)據(jù)的方式，比起用cookies來傳遞數(shù)據(jù)更穩(wěn)定，因為cookie可能被禁用，但是以GET以及POST方式傳遞數(shù)據(jù)時，不存在這種情況。我們可以將PHPSESSID包含在http請求的url中，就像下面的例子一樣：

GET /index.php?PHPSESSID=12345 HTTP/1.1

Host: example.org

以這種方式傳遞session id的話，可以跟用cookie頭部傳遞session id一樣，達(dá)到同樣的效果， 但是，缺點(diǎn)就是需要開發(fā)者認(rèn)為地將session id附加在url中或者作為隱藏字段加入到表單中。不像cookie一樣，只要服務(wù)器端指示客戶端創(chuàng)建cookie成功以后，客戶端在后續(xù)的請求中，會自動第將對應(yīng)的沒有過期的cookie傳遞給服務(wù)器端。當(dāng)然，php在開啟session.use_trans_sid后，也可以自動地將session id 附加在url中以及表單的隱藏字段中，但是這個選項不建議開啟，因為存在安全問題。這樣的話，容易泄露session id, 比如有的用戶會bookmark一個url或者分享一個url，那么session id也就暴露了，加入這個session id還沒有過期，那是有一定的安全問題存在的，除非服務(wù)器端，除了session id外，還附加了其它方式進(jìn)行驗證用戶的合法性!

盡管以POST的方式來傳遞session id的話，相對GET的方式來說，會安全的多。但是，這種方式的缺點(diǎn)就是比較麻煩，因為這樣的話，在你的應(yīng)用程序中比較將所有的請求都轉(zhuǎn)換成post的請求，這顯然是不太合適的。

Session的管理

直到現(xiàn)在，我只討論了如何維護(hù)應(yīng)用程序的狀態(tài)，只是簡單地涉及到了如果保持請求之間的關(guān)系。接下來，我闡述下在實(shí)際中用到比較多的技術(shù) – Session的管理。涉及到session的管理，就不是單單地維持各個請求之間的狀態(tài)，還需要維持會話期間針對每個特定用戶使用到的數(shù)據(jù)。我們常常把這種數(shù)據(jù)叫做session數(shù)據(jù)，因為這些數(shù)據(jù)是跟某個特定用戶與服務(wù)器之間的會話相關(guān)聯(lián)的。如果你使用php內(nèi)置的session的管理機(jī)制，那么session數(shù)據(jù)一般是保存在/tmp這個服務(wù)器端的文件夾中，并且其中的session數(shù)據(jù)會被自動地保存到超級數(shù)組$_SESSION中。一個最簡單的使用session的例子，就是將相關(guān)的session數(shù)據(jù)從一個頁面?zhèn)鬟f(注意：實(shí)際傳遞的是session id)到另一個頁面。下面用示例代碼1, start.php, 對這個    例子加以演示：

<?php 

session_start(); 

$_SESSION['foo'] = 'bar'; 

?> 

<a href="continue.php">continue.php</a> 

假如用戶點(diǎn)擊start.php中的鏈接訪問continue.php,那么在continue.php中就可以通過$_SESSION['foo']獲取在start.php中的定義的值’bar’?？聪旅娴氖纠a2:

示例代碼2 – continue.php

<?php 

session_start(); 

echo $_SESSION['foo']; /* bar */ 

?> 

是不是非常簡單，但是我要指出的話，如果你真的這樣來寫代碼的話，說明你對php底層的對于session的實(shí)現(xiàn)機(jī)制還不是非常了解透徹。在不了解php內(nèi)部給你自動做了多少事情的情況下，你會發(fā)現(xiàn)如果程序出錯的話，這樣的代碼將變的很難調(diào)試，事實(shí)上，這樣的代碼也完全沒有安全性可言。

Session的安全性問題

一直以來很多開發(fā)者都認(rèn)為php內(nèi)置的session管理機(jī)制是具有一定的安全性，可以對一般的session攻擊起到防御。事實(shí)上，這是一種誤解，php團(tuán)隊只實(shí)現(xiàn)了一種方便有效的機(jī)制。具體的安全措施，應(yīng)該有應(yīng)用程序的開發(fā)團(tuán)隊來實(shí)施。 就像開篇談到的，沒有最好的解決方案，只有最合適你的方案。

現(xiàn)在，我們來看下一個比較常規(guī)的針對session的攻擊：

用戶訪問http://www.tjdsmy.cn，并且登錄。

example.org的服務(wù)器設(shè)置指示客戶端設(shè)置相關(guān)cookie – PHPSESSID=12345

攻擊者這時訪問http://www.tjdsmy.cn/,并且在請求中攜帶了對應(yīng)的cookie – PHPSESSID=12345

這樣情況下，因為example.orge的服務(wù)器通過PHPSESSID來辨認(rèn)對應(yīng)的用戶的，所以服務(wù)器錯把攻擊者當(dāng)成了合法的用戶。

整個過程的描述，請看下面的示例圖：

當(dāng)然這種攻擊的方式，前提條件是攻擊者必須通過某種手段固定，劫持或者猜測出某個合法用戶的PHPSESSID。雖然這看起來難度很高，但是也不是不可能的事情。

安全性的加強(qiáng)

有很多技術(shù)可以用來加強(qiáng)Session的安全性，主要思想就是要使驗證的過程對于合法用戶來說，越簡單越好，然后對于攻擊者來說，步驟要越復(fù)雜越好。當(dāng)然，這似乎是比較難于平衡的，要根據(jù)你應(yīng)用程序的具體設(shè)計來做決策。

最簡單的居于HTTP/1.1請求包括請求行以及一些Host的頭部：

GET / HTTP/1.1

Host: example.org

如果客戶端通過PHPSESSID傳遞相關(guān)的session標(biāo)識符，可以將PHPSESSID放在cookie頭部中進(jìn)行傳遞:

GET / HTTP/1.1

Host: example.org

Cookie: PHPSESSID=12345

同樣地，客戶端也可以將session標(biāo)識符放在請求的url中進(jìn)行傳遞。

GET /?PHPSESSID=12345

HTTP/1.1Host: example.org

當(dāng)然，session標(biāo)識符也可以包含在POST數(shù)據(jù)中，但是這對用戶體驗有影響，所以這種方式很少采用。

因為來自TCP/IP信息也不一定可以完全信任的，所以，對于web開發(fā)者來說，利用TCP/IP中的信息來加強(qiáng)安全性也是不太合適的。 不過，攻擊者也必須提供一個合法用戶的唯一的標(biāo)識符，才能假扮成合法用戶進(jìn)入系統(tǒng)。因此，看起來唯一能夠有效的保護(hù)系統(tǒng)的措施，就是盡量地隱藏session標(biāo)識符或者使之難于猜測出來。最好就是兩者都能實(shí)施。

PHP會自動生成一個隨機(jī)的session ID，基本來說是不可能被猜測出來的，所以這方面的安全還是有一定保障的。但是，要防止攻擊者獲取一個合法的session ID是相當(dāng)困難的，這基本上不是開發(fā)者所能控制的。

事實(shí)上，許多情況下都有可能導(dǎo)致session ID的泄露。 比如說，如果通過GET數(shù)據(jù)來傳遞session ID的話，就有可能暴露這個敏感的身份信息。因為，有的用戶可能會將帶有session ID的鏈接緩存，收藏或者發(fā)送在郵件內(nèi)容中。Cookies是一種像相對來說安全一點(diǎn)的機(jī)制，但是用戶是可以在客戶端中禁止掉cookies的!在一些IE的版本中也有比較嚴(yán)重的安全漏洞，比較有名的就是會泄露cookies給一些有安全隱患的邪惡站點(diǎn)。

因此，作為一個開發(fā)者，可以肯定session ID是不能被猜測出來的，但是還是有可能被攻擊者使用某些方法獲取到。所以，必須采取一些額外的安全措施來防止此類情況在你的應(yīng)用程序中發(fā)生。

實(shí)際上，一個標(biāo)準(zhǔn)的HTTP請求中除了Host等必須包含的頭部，還包含了一些可選的頭部.舉一個例子，看下面的一個請求：

GET / HTTP/1.1

Host: example.org

Cookie: PHPSESSID=12345

User-Agent: Mozilla/5.0 (Macintosh; U; Intel Mac OS X; en-US; rv:1.8.1.1) Gecko/20061204 Firefox/2.0.0.1

Accept: text/html;q=0.9, */*;q=0.1

Accept-Charset: ISO-8859-1, utf-8;q=0.66, *;q=0.66

Accept-Language: en

我們可以看到，在以上的一個請求例子中包含了四個額外的頭部，分別是User-Agent, Accept, Accept-Charset以及Accept-Language。因為這些頭部不是必須的，所以完全依賴他們在你的應(yīng)用程序中發(fā)揮作用是不太明智的。但是，如果一個用戶的瀏覽器確實(shí)發(fā)送了這些頭部到服務(wù)器，那么可以肯定的是在接下來的同一個用戶通過同一個瀏覽器發(fā)送的請求中，必然也會攜帶這些頭部。當(dāng)然，這其中也會有極少數(shù)的特殊情況發(fā)生。假如以上例子是由一個當(dāng)前的跟服務(wù)器建立了會話的用戶發(fā)出的請求，考慮下面的一個請求：

GET / HTTP/1.1

Host: example.org

Cookie: PHPSESSID=12345

User-Agent: Mozilla/5.0

因為有相同的session id包含在請求的Cookie頭部中，所以相同的php session將會被訪問到。但是，請求里的User-Agent頭部跟先前的請求中的信息是不同的，系統(tǒng)是否可以假定這兩個請求是同一個用戶發(fā)出的?

像這種情況下，發(fā)現(xiàn)瀏覽器的頭部改變了，但是不能肯定這是否是一次來自攻擊者的請求的話，比較好的措施就是彈出一個要求輸入密碼的輸入框讓用戶輸入，這樣的話，對用戶體驗的影響不會很大，又能很有效地防止攻擊。

當(dāng)然，你可以在系統(tǒng)中加入核查User-Agent頭部的代碼，類似示例3中的代碼：

示例代碼3

<?php  

session_start();  

if (md5($_SERVER['HTTP_USER_AGENT']) != $_SESSION['HTTP_USER_AGENT'])  

{&nbsp;&nbsp;/* 彈出密碼輸入框 */&nbsp;&nbsp;exit; 

}  

?> 

當(dāng)然，你先必須在第一次請求時，初始化session的時候，用MD5算法加密user agent信息并且保存在session中，類似下面示例4中的代碼：

示例代碼4

<?php  

session_start();  

$_SESSION['HTTP_USER_AGENT'] = md5($_SERVER['HTTP_USER_AGENT']);  

?> 

雖然不一定需要用MD5來加密這個User-Agent信息，但使用這種方式以后就不需要再過濾這個$_SERVER['HTTP_USER_AGENT']數(shù)據(jù)了。不然的話，在使用這個數(shù)據(jù)以前必須要進(jìn)行數(shù)據(jù)過濾，因為任何來自客戶端的數(shù)據(jù)都是不可信任的，必須要注意這一點(diǎn)。

在你檢查這個User-Agent客戶端頭部信息以后，做為一個攻擊者必須要完成兩步才能劫持一個session:

獲取一個合法的session id

包含一個相同的User-Agent頭部在偽造的請求中

你可能會說，居然攻擊者能獲得有效的session id,那么以他的水平，偽造一個相同的User-Agent不是件難事。不錯，但是我們可以說這至少給他添加了一些麻煩，在一定程度上也增加了session機(jī)制的安全性。

你應(yīng)該也能想到了，既然我們可以檢查User-Agent這個頭部來加強(qiáng)安全性，那么不妨再利用其它的一些頭部信息，把他們組合起來生成一個加密的token，并且讓客戶端在后續(xù)的請求中攜帶這個token!這樣的話，攻擊者基本上不可能猜測出這樣一個token是怎么生成出來的。這好比你用信用卡在超市付款，一個你必須有信用卡(好比session id)，另外你也必須輸入一個支付密碼(好比token),這有這兩者都符合的情況下，你才能成功進(jìn)入賬號付款。   

看下面一段代碼：

<?php  

session_start();  

$token = 'SHIFLETT' . $_SERVER['HTTP_USER_AGENT']; 

$_SESSION['token'] = md5($token . session_id());  

?> 

注意：Accept這個頭部不應(yīng)該被用來生成token,因為有些瀏覽器會自動改變這個頭部，當(dāng)用戶刷新瀏覽器的時候。 

在你的驗證機(jī)制中加入了這個非常難于猜測出來的token以后，安全性會得到很大的提升。假如這個token通過像session id一樣的方式來進(jìn)行傳遞，這種情況下，一個攻擊者必須完成必要的3步來劫持用戶的session:

獲取一個合法的session ID

在請求中加入相同的User-Agent頭部,用與生成token

在請求中攜帶被攻擊者的token

這里面有個問題。如果session id以及token都是通過GET數(shù)據(jù)來傳遞的話，那么對于能獲取session ID的攻擊者，同樣就能夠獲取到這個token。所以，比較安全靠譜的方式應(yīng)該是利用兩種不同的數(shù)據(jù)傳遞方式來分別傳遞session id以及token。例如，通過cookie來傳遞session id,然后通過GET數(shù)據(jù)來傳遞token。因此，假如攻擊者通過某種手段獲得了這個唯一的用戶身份標(biāo)識，也是不太可能同時輕松地獲取到這個token，它相對來說依然是安全的。

還有很多的技術(shù)手段可以用來加強(qiáng)你的session機(jī)制的安全性。希望你在大致了解session的內(nèi)部本質(zhì)以后，可以設(shè)計出適合你的應(yīng)用系統(tǒng)的驗證機(jī)制，從而大大的提高系統(tǒng)的安全性。畢竟，你是最熟悉當(dāng)下你開發(fā)的系統(tǒng)的開發(fā)者之一，可以根據(jù)實(shí)際情況來實(shí)施一些特有的，額外的安全措施。

總結(jié)

以上只是大概地描述了session的工作機(jī)制，以及簡單地闡述了一些安全措施。但要記住，以上的方法都是能夠加強(qiáng)安全性，不是說能夠完全保護(hù)你的系統(tǒng)，希望讀者自己再去調(diào)研相關(guān)內(nèi)容。在這個調(diào)研過程中，相信你會學(xué)到很有實(shí)際使用價值的方案。