目录

1 -> 引入HTTP Session

1.1 -> 定义

1.2 -> 工作原理

1.3 -> 安全性

1.4 -> 超时和失效

1.5 -> 用途

2 -> 模拟session行为

3 -> 实验测试session


1 -> 引入HTTP Session

1.1 -> 定义

HTTP Session是服务器用来跟踪用户与服务器交互期间用户状态的机制。由于HTTP协议是无状态的(每个请求都是独立的),因此服务器需要通过Session来记住用户的信息。

1.2 -> 工作原理

当用户首次访问网站时,服务器会为用户创建一个唯一的Session ID,并通过Cookie将其发送到客户端。

客户端在之后的请求中会携带这个Session ID,服务器通过Session ID来识别用户,从而获取用户的会话信息。

服务器通常会将Session信息存储在内存、数据库或缓存中。

1.3 -> 安全性

与Cookie相似,由于Session ID是在客户端和服务器之间传递的,因此也存在被窃取的风险。

但是一般虽然Cookie被盗取了,但是用户只泄漏了一个Session ID,私密信息暂时没有被泄露的风险。

Session ID便于服务端进行客户端有效性的管理,比如异地登录。

可以通过HTTPS和设置合适的Cookie属性(如HttpOnly和Secure)来增强安全性。

1.4 -> 超时和失效

Session可以设置超时时间,当超过这个时间后,Session会自动失效。

服务器也可以主动使Session失效,例如当用户登出时。

1.5 -> 用途

  • 用户认证和会话管理
  • 存储用户的临时数据(如购物车内容)
  • 实现分布式系统的会话共享(通过将会话数据存储在共享数据库或缓存中)

2 -> 模拟session行为

代码文件结构

Comm.hpp HttpProtocol.hpp InetAddr.hpp LockGuard.hpp Log.hpp
Main.cc Makefile Session.hpp Socket.hpp TcpServer.hpp
Thread.hpp ThreadPool.hpp

部分核心代码:

Session.hpp

#pragma once

#include <iostream>
#include <string>
#include <memory>
#include <ctime>
#include <unistd.h>
#include <unordered_map>

// 用来进行测试说明
class Session
{
public:
	Session(const std::string& username, const std::string
		& status)
		:_username(username), _status(status)
	{
		_create_time = time(nullptr); // 获取时间戳就行了,后面实际需要,就转化就转换一下
	}

	~Session()
	{}

public:
	std::string _username;
	std::string _status;
	uint64_t _create_time;
	//当然还可以再加任何其他信息,看你的需求
};

using session_ptr = std::shared_ptr<Session>;

class SessionManager
{
public:
	SessionManager()
	{
		srand(time(nullptr) ^ getpid());
	}

	std::string AddSession(session_ptr s)
	{
		uint32_t randomid = rand() + time(nullptr); // 随机数+时间戳,实际有形成 sessionid 的库,比如 boost uuid 库,或者其他第三方库等
		std::string sessionid = std::to_string(randomid);
		_sessions.insert(std::make_pair(sessionid, s));

		return sessionid;
	}

	session_ptr GetSession(const std::string sessionid)
	{
		if (_sessions.find(sessionid) == _sessions.end()) 
			return nullptr;

		return _sessions[sessionid];
	}

	~SessionManager()
	{}

private:
	std::unordered_map<std::string, session_ptr> _sessions;
};

HttpProtocol.hpp

#pragma once

#include <iostream>
#include <string>
#include <sstream>
#include <vector>
#include <memory>
#include <ctime>
#include <functional>
#include "TcpServer.hpp"
#include "Session.hpp" // 引入 session

const std::string HttpSep = "\r\n";

// 可以配置的
const std::string homepage = "index.html";
const std::string wwwroot = "./wwwroot";

class HttpRequest
{
public:
	HttpRequest() : _req_blank(HttpSep), _path(wwwroot)
	{
	}

	bool GetLine(std::string& str, std::string* line)
	{
		auto pos = str.find(HttpSep);
		if (pos == std::string::npos)
			return false;
		*line = str.substr(0, pos); // \r\n
		str.erase(0, pos + HttpSep.size());
		return true;
	}

	void Parse()
	{
		// 解析出来 url
		std::stringstream ss(_req_line);
		ss >> _method >> _url >> _http_version;

		// 查找 cookie
		std::string prefix = "Cookie: ";
		for (auto& line : _req_header)
		{
			std::string cookie;
			if (strncmp(line.c_str(), prefix.c_str(),
				prefix.size()) == 0) // 找到了
			{
				cookie = line.substr(prefix.size()); // 截取"Cookie: "之后的就行了
				_cookies.emplace_back(cookie);
				break;
			}
		}

		// 查找 sessionid
		prefix = "sessionid=";
		for (const auto& cookie : _cookies)
		{
			if (strncmp(cookie.c_str(), prefix.c_str(),
				prefix.size()) == 0)
			{
				_sessionid = cookie.substr(prefix.size()); // 截取"sessionid="之后的就行了
				// std::cout << "_sessionid: " << _sessionid << std::endl;
			}
		}
	}

	std::string Url()
	{
		return _url;
	}

	std::string SessionId()
	{
		return _sessionid;
	}

	bool Deserialize(std::string & request)
	{
		std::string line;
		bool ok = GetLine(request, &line);
		if (!ok)
			return false;
		_req_line = line;
		while (true)
		{
			bool ok = GetLine(request, &line);
			if (ok && line.empty())
			{
				_req_content = request;
				break;
			}
			else if (ok && !line.empty())
			{
				_req_header.push_back(line);
			}
			else
			{
				break;
			}
		}

		return true;
	}

	void DebugHttp()
	{
		std::cout << "_req_line: " << _req_line << std::endl;
		for (auto& line : _req_header)
		{
			std::cout << "---> " << line << std::endl;
		}
	}

	~HttpRequest()
	{
	}

private:
	// http 报文自动
	std::string _req_line; // method url http_version
	std::vector<std::string> _req_header;
	std::string _req_blank;
	std::string _req_content;

	// 解析之后的内容
	std::string _method;
	std::string _url; // / /dira/dirb/x.html / dira / dirb / XX ? usrname = 100 && password = 1234 / dira / dirb
	std::string _http_version;
	std::string _path; // "./wwwroot"
	std::string _suffix; // 请求资源的后缀
	std::vector<std::string> _cookies; // 其实 cookie 可以有多个,因为 Set - Cookie 可以被写多条,测试,一条够了。
	std::string _sessionid; // 请求携带的 sessionid,仅仅用来测试
};

const std::string BlankSep = " ";
const std::string LineSep = "\r\n";

class HttpResponse
{
public:
	HttpResponse() : _http_version("HTTP/1.0"), _status_code(200),
		_status_code_desc("OK"), _resp_blank(LineSep)
	{
	}

	void SetCode(int code)
	{
		_status_code = code;
	}

	void SetDesc(const std::string& desc)
	{
		_status_code_desc = desc;
	}

	void MakeStatusLine()
	{
		_status_line = _http_version + BlankSep +
			std::to_string(_status_code) + BlankSep + _status_code_desc +
			LineSep;
	}

	void AddHeader(const std::string& header)
	{
		_resp_header.push_back(header + LineSep);
	}

	void AddContent(const std::string & content)
	{
		_resp_content = content;
	}

	std::string Serialize()
	{
		MakeStatusLine();
		std::string response_str = _status_line;
		for (auto& header : _resp_header)
		{
			response_str += header;
		}
		response_str += _resp_blank;
		response_str += _resp_content;
		return response_str;
	}

	~HttpResponse() {}

private:
	std::string _status_line;
	std::vector<std::string> _resp_header;
	std::string _resp_blank;
	std::string _resp_content; // body
	// httpversion StatusCode StatusCodeDesc
	std::string _http_version;
	int _status_code;
	std::string _status_code_desc;
};

class Http
{
private:
	std::string GetMonthName(int month)
	{
		std::vector<std::string> months = { "Jan", "Feb", "Mar",
		"Apr", "May", "Jun", "Jul", "Aug", "Sep", "Oct", "Nov", "Dec" };
		return months[month];
	}

	std::string GetWeekDayName(int day)
	{
		std::vector<std::string> weekdays = { "Sun", "Mon", "Tue",
		"Wed", "Thu", "Fri", "Sat" };
		return weekdays[day];
	}

	std::string ExpireTimeUseRfc1123(int t) // 秒级别的未来 UTC 时间
	{
		time_t timeout = time(nullptr) + t;
		struct tm* tm = gmtime(&timeout); // 这里不能用 localtime,因为 localtime 是默认带了时区的.gmtime 获取的就是 UTC 统一时间
		char timebuffer[1024];

		// 时间格式如: expires=Thu, 18 Dec 2024 12:00:00 UTC
		snprintf(timebuffer, sizeof(timebuffer),
			"%s, %02d %s %d %02d:%02d:%02d UTC",
			GetWeekDayName(tm->tm_wday).c_str(),
			tm->tm_mday,
			GetMonthName(tm->tm_mon).c_str(),
			tm->tm_year + 1900,
			tm->tm_hour,
			tm->tm_min,
			tm->tm_sec);
		return timebuffer;
	}

public:
	Http(uint16_t port)
	{
		_tsvr = std::make_unique<TcpServer>(port,
			std::bind(&Http::HandlerHttp, this, std::placeholders::_1));
		_tsvr->Init();
		_session_manager = std::make_unique<SessionManager>();
	}

	std::string ProveCookieWrite() // 证明 cookie 能被写入浏览器
	{
		return "Set-Cookie: username=zhangsan;";
	}

	std::string ProveCookieTimeOut()
	{
		return "Set-Cookie: username=zhangsan; expires=" +
			ExpireTimeUseRfc1123(60) + ";"; // 让 cookie 1min 后过期
	}

	std::string ProvePath()
	{
		return "Set-Cookie: username=zhangsan; path=/a/b;";
	}

	std::string ProveSession(const std::string& session_id)
	{
		return "Set-Cookie: sessionid=" + session_id + ";";
	}

	std::string HandlerHttp(std::string request)
	{
		HttpRequest req;
		HttpResponse resp;
		req.Deserialize(request);
		req.Parse();
		// req.DebugHttp();
		// std::cout << req.Url() << std::endl;
		// // 下面的代码就用来测试,如果你想更优雅,可以回调出去处理
		static int number = 0;
		if (req.Url() == "/login") // 用/login path 向指定浏览器写入sessionid,并在服务器维护对应的 session 对象
		{
			std::string sessionid = req.SessionId();
			if (sessionid.empty()) // 说明历史没有登陆过
			{
				std::string user = "user-" + std::to_string(number++);
				session_ptr s = std::make_shared<Session>(user, "logined");
				std::string sessionid = _session_manager->AddSession(s);
				lg.LogMessage(Debug, "%s 被添加, sessionid是: % s\n", user.c_str(), sessionid.c_str());
				resp.AddHeader(ProveSession(sessionid));
			}
		}
		else
		{
			// 当浏览器在本站点任何路径中活跃,都会自动提交 sessionid, 我们就能知道谁活跃了.
			std::string sessionid = req.SessionId();
			if (!sessionid.empty())
			{
				session_ptr s = _session_manager->GetSession(sessionid);
				// 这个地方有坑,一定要判断服务器端 session 对象是否存在,因为可能测试的时候
				// 浏览器还有历史 sessionid,但是服务器重启之后,session 对象没有了.
				if (s != nullptr)
					lg.LogMessage(Debug, "%s 正在活跃.\n", s->_username.c_str());
				else
					lg.LogMessage(Debug, "cookie : %s 已经过期, 需要清理\n", sessionid.c_str());
			}
		}

		resp.SetCode(200);
		resp.SetDesc("OK");
		resp.AddHeader("Content-Type: text/html");

		// resp.AddHeader(ProveCookieWrite()); //测试 cookie 被写入与自动提交
		// resp.AddHeader(ProveCookieTimeOut()); //测试过期时间的写入
		// resp.AddHeader(ProvePath()); // 测试路径
		resp.AddContent("<html><h1>helloworld</h1></html>");

		return resp.Serialize();
	}

	void Run()
	{
		_tsvr->Start();
	}

	~Http()
	{
	}

private:
	std::unique_ptr<TcpServer> _tsvr;
	std::unique_ptr<SessionManager> _session_manager;
};

3 -> 实验测试session

  • 准备两个浏览器:Google Chrome和Microsoft Edge(windows自带的)

1. 删除浏览器中指定的服务器上的所有的cookie

  • 如果历史上没有做过测试,就不删了。
  • chrome的cookie有些特殊,实验不出来,尝试打印chrome浏览器发过来的http请求,观察cookie部分,你就能知道为什么要删除历史cookie。

Microsoft Edge

Google Chrome

2. 访问/login, 模拟登录

Microsoft Edge

Google Chrome

3. 两个浏览器访问任意的站点资源

服务器端已经能识别是哪一个浏览器了。

总结:

HTTP Cookie和Session都是用于在Web应用中跟踪用户状态的机制。Cookie是存储在客户端的,而Session是存储在服务器端的。它们各有优缺点,通常在实际应用中会结合使用,以达到最佳的用户体验和安全性。


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