Что такое cookies и как с ними работать

Откуда возник термин "cookie" никто достоверно не знает, хотя считается, что во времена зарождения Unix-систем где-то использовалось словосочетание Magic Cookies. Имелись в виду "квитанции" (token, ticket), которыми обменивались программы.

Cookie является решением одной из наследственных проблем HTTP протокола (HyperText Transfer Protocol). Эта проблема заключается в непостоянстве соединения между клиентом и сервером, как при FTP или Telnet сессии, т.е. для каждого документа (или файла) при передаче по HTTP протоколу посылается отдельный запрос. Включение cookie в HTTP протокол дало частичное решение этой проблемы. Иначе говоря, транзакция завершается после того, как браузер сделал запрос, а сервер выдал соответствующий ответ. Сразу после этого сервер "забывает" о пользователе и каждый следующий запрос того же пользователя считает новым пользователем.

Используя cookie, можно эмулировать сессию по HTTP протоколу. Коротко принцип эмуляции сессии таков: на первом запросе выдается соотвествующее значение cookie, а при каждом последующем запросе это значение читается из переменной окружения HTTP_COOKIE и соответствующим образом обрабатывается.

Простой пример: есть форма, где пользователю предлагается указать свое имя, из нее вызывается скрипт, прописывающий значение cookie в браузер пользователя. При каждом последующем заходе на основе анализа значения cookie из браузера пользователя на странице появляется либо именное приветствие (если есть установленное значение cookie), либо первоначальная форма с запросом имени пользователя (если значение cookie не установлено).

Cookie - это небольшая порция текстовой информации, которую сервер передает браузеру. Браузер будет хранить эту информацию и передавать ее серверу с каждым запросом как часть HTTP заголовка. Одни значения cookie могут храниться только в течение одной сессии, они удаляются после закрытия броузера. Другие, установленные на некоторый период времени, записываются в файл. Обычно этот файл называется 'cookies.txt' и лежит в рабочей директории установленного на компьютер браузера. У меня, к примеру, в этом файле содержится следующее:

# Netscape HTTP Cookie File
# http://www.netscape.com/newsref/std/cookie_spec.html
# This is a generated file!  Do not edit.
www.webclub.ru	FALSE	/ourweb	FALSE	946683907	1	1
.bizlink.ru	TRUE	/	FALSE	915148488	u_irads_watch	627633
.doubleclick.net	TRUE	/	FALSE	1920499140	id	332666ae
.yahoo.com	TRUE	/	FALSE	915144943	Y	v=1&n=6jm0u5lgubh1k&l=0b8a0d3h/o&p=m29vvru7130a
.yahoo.com	TRUE	/	FALSE	915144943	T	z=3587c277
mail.yahoo.com	TRUE	/	FALSE	943919791	YM.Login	
id%3d%241%24rm%24L6MDTCsrCNnk3syLZl2zo.%26sid%3dszxPh4SazGg/%250a%26ts%3dX%2588%25c3%2506%25d3%25e5I-%255d%253f%2597%25ddu
.preferences.com	TRUE	/	FALSE	1182140165	PreferencesID	3AGN9WD1D80gQfjvjAxRuq
.geocities.com	TRUE	/	FALSE	900743217	iTag	gY6bZzWItDQAAWll3T8ASk1vbiwgMTMg
search.netscape.com	FALSE	/	FALSE	942189477	NGUserID	cfc84d2a-522-898178454-1
www.webclub.ru	FALSE		FALSE	913543999	visited	yes

Как видно, у меня оставили cookie Российский клуб вебмастеров, поисковая система AltaVista, бесплатный почтовый сервер Yahoo, Netscape Communications, рекламные сети DoubleClick и отечественная InterReklama. В настоящее время большинство браузеров поддерживает механизм cookies. Я точно знаю, что cookie можно использовать во всех версиях Netscape Navigator, Microsoft Internet Explorer и NCSA Mosaic.

Что можно делать с помощью cookie?
Сами по себе cookies не могут делать ничего, это только лишь некоторая текстовая информация. Однако сервер может считывать содержащуюся в cookies информацию и на основании ее анализа совершать те или иные действия. Например, в случае авторизованного доступа к чему либо через WWW в cookies сохраняется login и password в течение сессии, что позволяет пользователю не вводить их снова при запросах каждого документа, защищенного паролем.

На использовании cookies также часто строят функции оформления заказов в онлайновых магазинах, в частности, в самом крупном виртуальном книжном магазине Amazon Books реализована своеобразная виртуальная корзина покупателя, как в обычном реальном супермаркете, в которую сервер записывает информацию обо всех заказанных книгах. Пользователь просто помечает интересующие его книги, а затем оформляет покупку сразу всех отмеченных книг.

Еще одна распространенная область использования cookies - при настройке индивидуального профиля каждого зарегистрированного пользователя.

И, наконец, самая последняя область - использование механизма cookie в рекламном бизнесе на Интернет. Еще год назад реклама в Интернет за деньги была довольно экзотической услугой, а сейчас этот бизнес уже устоялся и стремительно развивается. Однако рекламодатели начинают предъявлять более жесткие условия к оценке эффективности своих расходов. Cookie используются для таргетинга рекламы (определения целевой аудитории, например, по географическому положению пользователей), отслеживания интересов пользователей, учета количества показов и проходов сквозь баннеры.

Работа с cookie
Теперь, когда с принципами действия и областями применения cookie все более или менее понятно, можно приступить к изучению формата и синтаксиса, а также способов задания значений cookie.

Формат и синтаксис cookie
Предлагаемое мной в этой статье описание формата и синтаксиса cookie является вольным пересказом изначальной спецификации Netscape Communications "Persistent Client State HTTP Cookies". В настоящий момент идет разработка более строгой спецификации для cookie. Итак, cookie является частью HTTP заголовка. Полное описание поля Set-Cookie HTTP заголовка:

  Set-Cookie: NAME=VALUE; expires=DATE; path=PATH; domain=DOMAIN_NAME; secure

Минимальное описание поля Set-Cookie HTTP заголовка:

  Set-Cookie: NAME=VALUE;

NAME=VALUE - строка символов, исключая перевод строки, запятые и пробелы. NAME-имя cookie, VALUE - значение. Не допускается использование двоеточия, запятой и пробела.

expires=DATE - время хранения cookie, т.е. вместо DATE должна стоять дата в формате "expires=Monday, DD-Mon-YYYY HH:MM:SS GMT", после которой истекает время хранения cookie. Если этот атрибут не указан, то cookie хранится в течение одного сеанса, до закрытия броузера.

domain=DOMAIN_NAME - домен, для которого значение cookie действительно. Например, "domain=cit-forum.com". В этом случае значение cookie будет действительно и для домена cit-forum.com, и для www.cit-forum.com. Но не радуйтесь, указания двух последних периодов доменных имен хватает только для доменов иерархии "COM", "EDU", "NET", "ORG", "GOV", "MIL" и "INT". Для обсуждаемых сейчас новых семи доменов первого уровня ("FIRM", "SHOP", "WEB", "ARTS", "REC", "INFO", "NOM"), вероятно, это условие сохранится. Для доменов иерархии "RU", например, придется указывать три периода.

Если этот атрибут опущен, то по умолчанию используется доменное имя сервера, на котором было задано значение cookie.

path=PATH - этот атрибут устанавливает подмножество документов, для которых действительно значение cookie. Например, указание "path=/win" приведет к тому, что значение cookie будет действительно для множества документов в директории /win/, в директории /wings/ и файлов в текущей директории с именами типа wind.html и windows.html. Для того, чтобы cookie отсылались при каждом запросе к серверу, необходимо указать корневой каталог сервера, например, "path=/".

Если этот атрибут не указан, то значение cookie распространяется только на документы в той же директории, что и документ, в котором было установлено значение cookie.

secure - если стоит этот маркер, то информация cookie пересылается только через HTTPS (HTTP с использованием SSL - Secure Socket Level), в защищенном режиме. Если этот маркер не указан, то информация пересылается обычным способом.

Синтаксис HTTP заголовка для поля Cookie
Когда запрашивается документ с HTTP сервера, браузер проверяет свои cookie на предмет соответствия домену сервера и прочей информации. В случае, если найдены удовлетворяющие всем условиям значения cookie, броузер посылает их в серверу в виде пары имя/значение:

  Cookie: NAME1=OPAQUE_STRING1; NAME2=OPAQUE_STRING2 ...

Дополнительные сведения
Одновременно можно задавать несколько значений cookie.

В случае, если cookie принимает новое значение при имеющемся уже в браузере cookie с совпадающими параметрами NAME, domain и path, то старое значение заменяется новым. В остальных случаях новые значения cookie добавляются к старым.

Использование expires не гарантирует сохранность cookie в течение заданного периода времени, поскольку клиент (браузер) может удалить запись из-за нехватки выделенного места или каких-либо других причин.

Клиент (браузер) имеет следующие ограничения для cookies:

всего может храниться до 300 значений cookies
каждый cookie не может превышать 4Кбайт
с одного сервера или домена может храниться до 20 значений cookie

Если ограничение 300 или 20 превышается, то удаляется первая по времени запись. При превышении лимита объема в 4Кбайт корректность значения cookie страдает - отрезается кусок записи (с начала этой записи) равный превышению объема.

В случае кэширования документов, например, proxy-сервером, поле Set-cookie HTTP заголовка никогда не кэшируется.

Если proxy-сервер принимает ответ, содержащий поле Set-cookie в заголовке, предполагается, что поле доходит до клиента вне зависимости от кода возврата 304 (Not Modified) или 200 (OK). Соответственно, если клиентский запрос содержит в заголовке Cookie, то он должен дойти до сервера, даже если жестко установлен параметр If-modified-since.

Ниже приведено несколько примеров, иллюстрирующих использование cookies

Пример 1. Управление подмножеством документов, для которых действительны значения cookie, и их сроком годности
Браузер запрашивает документ и принимает от сервера в ответ:

  Set-Cookie: CUSTOMER=WILE_E_COYOTE; path=/; expires=Wednesday, 09-Nov-99 23:12:40 GMT

Когда браузер запрашивает URL с путем "/" на этом сервере, он посылает серверу:

  Cookie: CUSTOMER=WILE_E_COYOTE

Браузер запрашивает документ и принимает от сервера в ответ:

  Set-Cookie: PART_NUMBER=ROCKET_LAUNCHER_0001; path=/

Когда браузер запрашивает URL с путем "/" на этом сервере, он посылает серверу уже два значения cookie:

  Cookie: CUSTOMER=WILE_E_COYOTE; PART_NUMBER=ROCKET_LAUNCHER_0001

Сервер установил еще одно значение cookie, на этот раз с другой областью действия:

  Set-Cookie: SHIPPING=FEDEX; path=/foo

Теперь браузер, запрашивая URL с путем "/" на этом сервере, посылает лишь два значения cookie:

  Cookie: CUSTOMER=WILE_E_COYOTE; PART_NUMBER=ROCKET_LAUNCHER_0001

и лишь при запросе браузером документов с путем "/foo" на этом сервере посылаются все три значения cookie:

  Cookie: CUSTOMER=WILE_E_COYOTE; PART_NUMBER=ROCKET_LAUNCHER_0001; SHIPPING=FEDEX

Комментарий: после закрытия браузера в файле 'cookies.txt' останется только одно значение cookie:

  CUSTOMER=WILE_E_COYOTE

поскольку только для него установлен срок годности - 9 ноября 1999 года. Все остальные значения не будут сохранены.

Пример 2. Значения cookie с одинаковыми именами, но разными параметрами
Браузер запрашивает документ и принимает ответ от сервера:

  Set-Cookie: PART_NUMBER=ROCKET_LAUNCHER_0001; path=/

Когда браузер запрашивает URL с путем "/" на этом сервере, он посылает значение:

  Cookie: PART_NUMBER=ROCKET_LAUNCHER_0001

Во второй раз, запрашивая документ, браузер принимает от сервера значение cookie с другой областью действия:

  Set-Cookie: PART_NUMBER=RIDING_ROCKET_0023; path=/ammo

Когда браузер запрашивает URL с путем "/ammo" на этом сервере, он посылает значение:

  Cookie: PART_NUMBER=RIDING_ROCKET_0023; PART_NUMBER=ROCKET_LAUNCHER_0001

Комментарий: здесь мы имеем две пары имя/значение с одинаковым именем "PART_NUMBER". При закрытии браузера ни одно из этих значений не сохранится, поскольку не задан параметр expires.

Способы задания значений cookie
Способ задания значений cookie зависит того, как эти значения будут использоваться и какие имеются серверные ресурсы. Можно манипулировать временем жизни выставленных cookie и устанавливать подмножества URL (Universal Resource Locator), в которых заданные значения действительны. Есть несколько способов задания, наиболее часто используются три - через META-таги языка HTML, JavaScript и CGI-скрипты. Любым способом можно задавать как одно, так и несколько значений сразу. Сразу хочу предупредить - не забывайте об ограничениях по объему и количеству значений cookie, а также параметре domain, так как помимо основного доменного имени узла часто бывает несколько алиасов (alias).

1. Задание cookie с помощью META-тагов
Простейший способ выставить cookie - использовать соответствующий META-таг в контейнере <HEAD>...</HEAD> любого статического HTML документа. В общем случае это выглядит следующим образом:

<META HTTP-EQUIV="Set-Cookie" CONTENT="NAME=value; EXPIRES=date; DOMAIN=domain_name; PATH=path; SECURE">

Такой способ задания cookie, на мой взгляд, наиболее интересен для создателей маленьких домашних страничек, когда нет возможности писать свои собственные CGI-скрипты. А если есть поддержка SSI (Server Side Include) или PHP/Fi, то можно делать интерактивные страницы вообще без использования внешних CGI-скриптов. При наличии SSI на узле создание интерактивности с использованием механизма cookie становится просто удовольствием.

С помощью <META HTTP-EQUIV="Set-Cookie" CONTENT="..."> cookie задается на любой статичной странице, директивой  можно потом считать любые переменные окружения, в том числе и ранее заданные значения cookie (переменная HTTP_COOKIE), а с помощью конструкций ,  и  задавать различные варианты внешнего вида страниц. Так же просто можно проделывать подобные вещи, используя PHP/Fi.

Если же ни SSI, ни PHP/Fi недоступен, то можно задавать значение cookie, используя JavaScript.

2. Задание cookie с помощью JavaScript
Можно задавать значение cookie, используя язык JavaScript. Единственный недостаток этого способа заключается в том, что не все браузеры его поддерживают. Ниже приведены примеры функций JavaScript, написанные Алексеем Александровым для скрипта "Органайзер". Этот скрипт, по-моему, один из лучших образцов программирования на JavaScript с использованием cookie, поэтому я настоятельно рекомендую посмотреть на работающий образец по адресу http://www.citforum.ru/internet/javascript/exorg.html

Пример 3. Функция установки значения cookie

// name - имя cookie
// value - значение cookie
// [expires] - дата окончания действия cookie (по умолчанию - до конца сессии)
// [path] - путь, для которого cookie действительно (по умолчанию - документ, в котором значение было установлено)
// [domain] - домен, для которого cookie действительно (по умолчанию - домен, в котором значение было установлено)
// [secure] - логическое значение, показывающее требуется ли защищенная передача значения cookie

function setCookie(name, value, expires, path, domain, secure) {
        var curCookie = name + "=" + escape(value) +
                ((expires) ? "; expires=" + expires.toGMTString() : "") +
                ((path) ? "; path=" + path : "") +
                ((domain) ? "; domain=" + domain : "") +
                ((secure) ? "; secure" : "")
        if (!caution || (name + "=" + escape(value)).length <= 4000)
                document.cookie = curCookie
        else
                if (confirm("Cookie превышает 4KB и будет вырезан !"))
                        document.cookie = curCookie
}

Пример 4. Функция чтения значения cookie
Возвращает установленное значение или пустую строку, если cookie не существует.

// name - имя считываемого cookie

function getCookie(name) {
        var prefix = name + "="
        var cookieStartIndex = document.cookie.indexOf(prefix)
        if (cookieStartIndex == -1)
                return null
        var cookieEndIndex = document.cookie.indexOf(";", cookieStartIndex + prefix.length)
        if (cookieEndIndex == -1)
                cookieEndIndex = document.cookie.length
        return unescape(document.cookie.substring(cookieStartIndex + prefix.length, cookieEndIndex))
}

Пример 5. Функция удаления значения cookie
Принцип работы этой функции заключается в том, что cookie устанавливается с заведомо устаревшим параметром expires, в данном случае 1 января 1970 года.

// name - имя cookie
// [path] - путь, для которого cookie действительно
// [domain] - домен, для которого cookie действительно
function deleteCookie(name, path, domain) {
        if (getCookie(name)) {
                document.cookie = name + "=" + 
                ((path) ? "; path=" + path : "") +
                ((domain) ? "; domain=" + domain : "") +
                "; expires=Thu, 01-Jan-70 00:00:01 GMT"
        }

Работающий пример персонализации пользователя, построенный на JavaScript и использующий механизм cookie.

3. Задание cookie с помощью CGI-скриптов
Самый мощный и гибкий способ управления документами с использованием механизма cookie - с помощью CGI-скриптов. Задание значения cookie на Perl будет выглядеть следующим образом:

  print "Content-type: text/html\n";
  print "Set-Cookie: username=aaa13; expires=Friday, 31-Dec-99 23:59:59 GMT; path=/; domain=www.citforum.ru;\n\n";

Скрипт при выдаче результатов работы генерирует HTTP заголовок:

  Content-type: text/html
  Set-Cookie: "username=aaa13; expires=Friday, 31-Dec-99 23:59:59 GMT; path=/; domain=www.citforum.ru;"

Чтобы прочитать в скрипте ранее заданное значение cookie, используется переменная окружения HTTP_COOKIE.

  $cookie = $ENV{'HTTP_COOKIE'};

Далее можно анализировать полученную строку и, в зависимости от считанных значений, выполнять соответствующие действия.

Совсем недавно я написал систему рейтинга серверов для Российского Клуба Вебмастеров, которая использует механизм cookie для защиты от накрутки очков. В ней, задавая и анализируя значения cookie, я либо не допускаю пользователя до голосования (если отключены cookie в браузере или пользователь один раз уже проголосовал), либо разрешаю голосовать (если соответствующее значение не задано). Обмануть такую систему можно, только стирая каждый раз файл cookies.txt. Можно было бы использовать файл логов голосования на узле, но возникали бы проблемы разделения доступа к файлу и замедление работы вследствие использования медленных дисковых операций.

Немного о проблемах, связанных с использованием cookie
Главной проблемой является изначальное недоверие пользователей к тому, что удаленные сервера без их (пользователей) ведома и согласия записывают на их собственные локальные диски какую либо информацию. Бытовали также слухи о том, что с помощью механизма cookie можно прочесть любую информацию с любого компьютера. Это неправда, к тому же современные версии браузеров позволяют контролировать прием cookie или вовсе блокировать его. Кроме того, появилось множество специальных утилит для управления приемом cookie, так называемые Cookie Managers.

Другая сторона этой проблемы заключается в том, что на узлах Сети аккумулируются огромные массивы данных с персональной информацией, необходимые для коммерческих серверов. Вот здесь и появляются повышенные требования к защите от несанкционированного доступа к этим данным. Пользователи таких серверов должны быть уверены, что их имена, адреса электронной почты, телефонные номера и проч., не попадут в чужие руки. В противном случае последствия могут оказаться катастрофическими для "проштрафившихся" коммерческих серверов.