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。

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，下面采用默认配置。

  • cookie设置：使用Express的内置方法res.cookie。
  • cookie解析：使用cookie-parser中间件。
  1. var express = require('express');
  2. var cookieParser = require('cookie-parser');
  3. var app = express();
  5. app.use(cookieParser());
  7. app.use(function (req, res, next) {
  8.   console.log(req.cookies.nick); // 第二次访问，输出chyingp
  9.   next();
  10. });
  12. app.use(function (req, res, next) {  
  13.   res.cookie('nick', 'chyingp');
  14.   res.end('ok');
  15. });
  17. app.listen(3000);

在当前场景下，cookie-parser中间件大致实现如下：

  1. app.use(function (req, res, next) {
  2.   req.cookies = cookie.parse(req.headers.cookie);
  3.   next();
  4. });

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，有两个注意点：

  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cookie进行签名。
  3. 获取cookie时，可以同时通过req.cookies，也可以通过req.signedCookies获取。
  1. var express = require('express');
  2. var cookieParser = require('cookie-parser');
  3. var app = express();
  5. // 初始化中间件，传入的第一个参数为singed secret
  6. app.use(cookieParser('secret'));
  8. app.use(function (req, res, next) {
  9.   console.log(req.cookies.nick); // chyingp
  10.   console.log(req.signedCookies.nick); // chyingp
  11.   next();
  12. });
  14. app.use(function (req, res, next) {  
  15.   // 传入第三个参数 {signed: true}，表示要对cookie进行摘要计算
  16.   res.cookie('nick', 'chyingp', {signed: true});
  17.   res.end('ok');
  18. });
  20. app.listen(3000);

签名前的cookie值为chyingp，签名后的cookie值为s%3Achyingp.uVofnk6k%2B9mHQpdPlQeOfjM8B5oa6mppny9d%2BmG9rD0。

下面就来分析下，cookie的签名、解析是如何实现的。

cookie签名、解析实现剖析

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

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：

  1. res.cookie = function (name, value, options) {  
  2.   var secret = this.req.secret;
  3.   var signed = opts.signed;
  5.   // 如果 options.signed 为true，则对cookie进行签名
  6.   if (signed) {
  7.     val = 's:' + sign(val, secret);
  8.   }
  10.   this.append('Set-Cookie', cookie.serialize(name, String(val), opts));
  12.   return this;
  13. };

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。

  1. function sign (val, secret) {
  2.   return val + '.' + hmac(val, secret);
  3. }

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：

  1. var cookieParser = function (secret) {
  2.   return function (req, res, next) {
  3.     req.secret = secret;
  4.     // ...
  5.     next();
  6.   };
  7. };
  9. 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：

  1. // str：签名后的cookie，比如 "s:chyingp.uVofnk6k+9mHQpdPlQeOfjM8B5oa6mppny9d+mG9rD0"
  2. // secret：秘钥，比如 "secret"
  3. function signedCookie(str, secret) {
  5.   // 检查是否 s: 开头，确保只对签过名的cookie进行解析
  6.   if (str.substr(0, 2) !== 's:') {
  7.     return str;
  8.   }
  10.   // 校验签名的值是否合法，如合法，返回true，否则，返回false
  11.   var val = unsign(str.slice(2), secret);
  13.   if (val !== false) {
  14.     return val;
  15.   }
  17.   return false;
  18. }

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。首先，从传入的cookie值中，分别提取出原始值A1、签名值B1。用同样的秘钥对A1进行签名，得到A2。根据A2、B1是否相等，判断签名是否合法。

  1. exports.unsign = function(val, secret){
  2.   var str = val.slice(0, val.lastIndexOf('.'))
  3.     , mac = exports.sign(str, secret);
  5.   return sha1(mac) == sha1(val) ? str : false;
  6. };

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)

  1. 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：

  1. 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。

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

签名就能够确保安全吗

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的，但原始值相同的情况下，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，读者朋友可以注意一下。

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