Cookie 和 Session 這兩個名詞，相信大部分的開發者都不會太陌生，特別是 Cookie，從社群網站、電商平台、Google Analytics 分析等地方，無處不見它的應用；但從本質上，Cookie & Session 究竟是什麼呢？這就要從 HTTP 的特性說起。
無狀態的 HTTP
小明喜歡帶著 MAC 去星巴克當潮潮，每周總是會擠出時間去星巴克喝咖啡用電腦，常常一坐就是一整天；從最一開始不知道要點什麼，逐漸喝到辦了隨行卡，還成為金星級會員；而正妹店員也從詢問「先生貴姓」，轉變成讀取隨行卡後詢問「小明您的隨行卡餘額還有 280 元喔」。
注意到關鍵了嗎？對就是 正妹店員 隨行卡。在沒有隨行卡的情況下，店員不知道小明是誰，對店員來說，每一位客人都是單次的事件，，必須要透過隨行卡，才能知道小明是誰、剩下多少餘額，也就是小明在星巴克的「狀態」。
上篇文章 我們討論了 RESTful API 時，提到了 HTTP 是一個無狀態的通訊協定，就如同星巴克的店員不會記住客人是誰一樣，伺服器不會記住使用者是誰，而是把每一次收到的請求都視為獨立的行為。
如果是純粹展示靜態內容的網站，無狀態不會是個問題，反而是很棒的優點，因為客戶端、伺服器、資料庫都不需要儲存使用者狀態，也就省去了大量的儲存空間；但在複雜的網路應用，例如需要辨別使用者身分時，無狀態的通訊就會是個問題。
HTTP 的狀態管理機制
那如果要讓無狀態的 HTTP 能記住使用者是誰，該怎麼做呢？
還記得剛剛的隨行卡嗎？如果店家對每個使用者發出一個會員卡，就能夠透過會員卡來辨別使用者是誰了；同樣的道理，在 HTTP 的規範 – 狀態管理機制 的章節中，規範了一套讓無狀態的 HTTP 能得知使用者狀態的方法。
簡單來說，就是伺服器透過 Header 的屬性 Set-Cookie，把使用者的狀態紀錄成儲存在使用者電腦裡的 Cookie，而瀏覽器在每一次發送請求時，都在 Header 中設定 Cookie 屬性，把 Cookie 帶上，伺服器就能藉由檢視 Cookie 的內容，得知瀏覽器使用者的狀態；而像是「從登入到登出」、「從開始瀏覽網頁到 Cookie 失效」，或是任何伺服器能認出使用者狀態的時間區間，就叫做 Session。
例如瀏覽器回應的內容如下：
而瀏覽器就會依照 Set-Cookie 的內容，建立、儲存指定的鍵值對（key-value pair）；當瀏覽器要發送請求時，就會將 Cookies 帶上：
另外，前端開發者可以透過 document.cookie，在 JavaScript 中取得當前的 Cookies：
關於更多規範提到的詳細內容，推薦可以參考 Huli 的淺談 Session 與 Cookie：一起來讀 RFC。
Cookie 的屬性
Cookie 除了單純的鍵值對之外，伺服器也可以在 Set-Cookie 內標註這組資料的額外屬性：
- domain：Cookie 的有效 domain，如果未設定，就會自動綁在執行 Set-Cookie 的 domain 下；雖然可以自行設置，但其實也只能在一級/次級網域之間調整，寫到其他人的 domain 是寫不進去的。
- path：可以指定 Cookie 只在特定路徑下生效，未設定預設為 ‘/’
- Max-Age：有效期限，單位是秒；當數值為正數時有效，負數時為本次 Session 有效；0 為刪除 Cookie
- Expires：同上，只是指定的是時間點
- secure：安全，當這個屬性被設為 true 時，此 Cookie 就只會在「安全的協議」下傳輸，通常為 HTTPS
- HttpOnly：只能在網路傳輸中使用，當設為 true 時，此 Cookie 就無法在任何 JavaScript 程式碼中取得
由於有 domain 值的設定，Cookie 是有指定使用範圍的；僅會在請求的目標網域為 Cookie 設定的 domain 時被帶上；透過 domain、path 限縮 Cookie 的使用範圍，以及 Max-Age 指定有效期限，建立在 HTTP 這樣無狀態協議上的應用程式，也就得以獲取、控制使用者狀態了。
小提醒一下，有個容易讓人搞混的名詞，叫做「Session Cookies」，指的是沒有指定 Expires 或 Max-Age 的 Cookies，當瀏覽器關閉時，這些 Cookies 也會跟著消失，故得名。
Cookie 的限制
由於 Cookie 是有大小數量限制的，單個最大 4K，一個 domain 下最多設置 20 個，不太可能將全部的使用者資料都儲存在瀏覽器端；同時，也因為對目標網域的每個請求都會帶上 Cookies，開發時千萬不要在 Cookie 中存入大量的資料，否則累計下來冗餘的資料傳輸非常可觀。
如果需要儲存更多的資料，或是省下每次傳輸都把 Cookie 帶好帶滿的流量浪費，就需要換成其他的實作方式了。實務上最常見的作法，是在 Cookie 中只存放能代表使用者是誰的 ID，而伺服器端則另外儲存每個 ID 的使用者狀態，當伺服器在收到請求時，藉由 Cookie 中的 ID，對應回使用者的狀態上，這樣就能認出使用者的身分了。
透過這樣簡單的機制，Cookie 的大小限制就不是問題了，但這種從 Cookie 中的 ID 換取狀態的模式，ID 如果被其他人獲取，使用者身分不就被他人使用了嗎？
對，確實有可能會被他人使用。但無論什麼方式，只要是需要知道使用者身分，使用者端自然會需要儲存資料；而只要是需要儲存資料，就都會有被盜取的風險。所以前面提到的 Cookie 屬性中才會有 secure、HttpOnly，甚至實驗中的屬性 SameSite 等等，透過正確的設置它們，來降低潛在的風險，盡可能的保護 Cookie 的存取權限，並提高傳輸過程的安全性。
結語
Cookie 及 Session 是網頁應用不可或缺的機制之一，特別是在前端越來越複雜的現代網站上，如何在無狀態的 HTTP 上得知使用者的身分，並接續使用者狀態，是非常重要的一環；但儲存身分的同時，也就代表著身分被冒用的風險，開發者在應用上就需要特別留心注意了。
(本文作者是ALPHA Camp的助教，前端工程師Gary，文章轉載自他的前端三十系列文、與學生共同前進的 Gary 助教專訪)
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