Entendiendo qué son las Cookies y Sessions (desde 0 y con ejemplos)

Entender qué son y cómo funcionan las cookies y sessions es indispensable para comprender el funcionamiento de las aplicaciones web y la Internet en general.

Hoy vamos a repasar este concepto a detalle.

Antes de empezar, ten en cuenta que estos conceptos tradicionales aplican para todas las páginas y navegadores web en general, independientemente del lenguaje de programación usado en el lado del servidor (backend).

Salvo casos específicos, donde no se haga uso de cookies ni sesiones en absoluto (que es realmente poco usual).

Introducción

  • Muchas veces, como usuarios, usamos múltiples aplicaciones y sitios web (como redes sociales, foros, blogs, portales de noticia, etcétera) y no somos conscientes de todo lo que ocurre por detrás.

  • Muchas veces, como desarrolladores, usamos múltiples frameworks (como Laravel, Django, Ruby on Rails, etcétera) y de la misma forma no conocemos muy bien lo ocurre a más bajo nivel.

Entonces:

  • Aunque los frameworks encapsulan detalles específicos y nos permiten ahorrar tiempo en nuestro desarrollo, no debemos pasar por alto tales detalles y debemos procurar estar bien informados.

  • Aunque los usuarios (que no son programadores) no necesitan conocer estos temas a un nivel técnico, sí es importante que conozcan los conceptos porque de seguro que usan Internet frecuentemente.

Visión general

Cada vez que visitamos una página, un servidor es el encargado de responder nuestra petición.

Cada solicitud que realizamos y la respuesta que recibimos, son totalmente independientes por naturaleza.

Sin embargo, el uso de Cookies hace posible la existencia de un estado entre las distintas peticiones que vamos realizando.

Es decir, las peticiones HTTP carecen de estado (stateless), pero si se apoyan en el uso de Cookies pueden tener uno (statefull) y con ello modificar lo que los visitantes ven, en función a sus cookies guardadas.

Las Cookies son útiles en múltiples escenarios, tal como se muestra en el video siguiente:

Aquí un resumen del video (por si prefieres leer, hacer un recuento, o no se te da muy bien el inglés):

  • Las Cookies son archivos que permiten guardar datos acerca de nuestras preferencias.
  • En un inicio, cuando recién se crearon, guardaban únicamente información bien puntual. Por ejemplo, en qué lenguaje queremos ver una página web determinada (suponiendo que esté disponible en varios idiomas).
  • Para que la página pueda recordar nuestro idioma preferido, guarda una Cookie en nuestra computadora (esto lo gestiona el navegador web; por ejemplo Chrome, Firefox o Safari).
  • De esta forma, cuando visitamos una página, esta puede leer las Cookies que tenemos registradas. Las Cookies pueden guardar cualquier dato que el servidor considere importante de recordar. Por ejemplo, la última fecha en que visitamos una página, los productos que hemos cargado a un carrito de compras, los enlaces a los que hicimos clic, etcétera.
  • Si una página solicita la creación de una Cookie, entonces la Cookie se registra asociada a dicha página, y no puede ser consultada por una página distinta.
  • Aunque en un inicio guardaban información bien puntual, con el paso del tiempo, los datos almacenados en Cookies fueron creciendo a fin de brindar una mejor experiencia de usuario (en base a las propias elecciones de cada usuario o en base a un análisis de su comportamiento en Internet).
  • Debido a que las Cookies tienen un límite de tamaño, cuando se tiene mucha información asociada a cada usuario, lo que se hace es guardar la información en el servidor, y guardar en una Cookie únicamente un identificador (que le permita al servidor saber de quién se trata).
  • Es importante tener en cuenta que, al visitar un sitio web, este puede contener fragmentos de otros sitios. Por ejemplo, muchos sitios presentan anuncios (que se sirven desde un servidor distinto). En este caso, tanto la página que visitamos, como el servidor que sirve los anuncios, pueden crear Cookies.
  • Muchas veces una misma plataforma de anuncios es la que se encarga de proveer de anuncios a una gran cantidad de páginas. En esos casos, es posible que la plataforma haya desarrollado una estrategia para captar información de todas las páginas que muestran sus anuncios, a fin de mostrarnos anuncios en función a las páginas que más frecuentamos.
  • ¿Las Cookies son malas? No exactamente. Todo depende de los creadores de la página: la información que almacenan en Cookies y el uso que se le da a esta información.

Anatomía de las Cookies y ejemplo en PHP

Como comentamos antes, las Cookies son archivos de texto que se guardan en el cliente (computadora de escritorio, tablet, smartphone) con la intención de recordar las preferencias de un visitante sobre una página determinada.

Sin Cookies (y sin ningún otro mecanismo de persistencia de datos), las peticiones serían todas iguales, y cada visita se consideraría siempre como la primera visita que un usuario hace al entrar a una página.

En el uso de Cookies podemos identificar 3 pasos:

  • El servidor envía un conjunto de datos en forma de Cookies al navegador web.

  • El navegador guarda esta información de forma local (en el dispositivo que se usó, y donde se encuentra instalado el navegador).

  • La próxima vez que se realice una petición al servidor, el navegador enviará también la información almacenada en Cookies al servidor, y el servidor usará esta información (para identificar de qué usuario se trata, o para simplemente aplicar cambios inmediatos a la respuesta que está por realizar).

Las Cookies generalmente se registran a través de un "HTTP header" que devuelve el servidor (aunque con Javascript también se pueden definir Cookies sin la presencia de un servidor).

Por ejemplo, un script PHP que quiere asignar una Cookie sobre nuestro navegador, deberá enviar unos headers como los siguientes:

HTTP/1.1 200 OK
Date: Fri, 04 Feb 2000 21:03:38 GMT
Server: Apache/1.3.9 (UNIX) PHP/4.0b3
Set-Cookie: name=xyz; expires=Friday, 04-Feb-07 22:03:38 GMT; 
                 path=/; domain=programacionymas.com
Connection: close
Content-Type: text/html

Como se puede ver, el header Set-Cookie contiene:

  • un par clave-valor (name=xyz)
  • una fecha GMT
  • una ruta (o path)
  • y un dominio

El campo expires es una instrucción que le dice al navegador que olvide la cookie después de la fecha y hora indicadas.

Si el navegador está configurado para almacenar cookies, entonces guardará esta información hasta su fecha y hora de expiración.

Si el usuario visita una página que coincida con la ruta y dominio de la cookie, entonces el navegador enviará nuevamente esta información al servidor.

Los headers enviados por el navegador pueden presentarse de la siguiente forma:

GET / HTTP/1.0
Connection: Keep-Alive
User-Agent: Mozilla/4.6 (X11; I; Linux 2.2.6-15apmac ppc)
Host: zink.demon.co.uk:1126
Accept: image/gif, */*
Accept-Encoding: gzip
Accept-Language: en
Accept-Charset: iso-8859-1,*,utf-8
Cookie: name=xyz

En PHP por ejemplo, se puede acceder al valor de la cookie name usando $_COOKIE["name"].

Sessions, ¿qué diferencia tienen respecto a las Cookies?

Las cookies permiten a una aplicación web acceder a información desde cualquiera de las distintas páginas que presenta.

Las sessions de igual forma. Pero las cookies se guardan en el lado del cliente, y las sesiones, en el lado del servidor.

Veamos de forma más específica que ocurre en el caso de PHP (si no se ha alterado su comportamiento por defecto):

  • Una session (al igual que una cookie) crea un archivo (donde se guardarán los datos).

  • Sin embargo, en el caso de las sessions, los archivos se crean en una carpeta del servidor (allí se guardan las variables de sesión y sus valores correspondientes).

  • La ubicación del archivo temporal se determina en el archivo de configuración php.ini, a través de una variable llamada session.save_path.

La definición de una sesión comprende los siguientes pasos:

  • PHP crea un identificador único (para cada session, de forma particular). Este identificador es una cadena aleatoria compuesta por 32 caracteres en hexadecimal (por ejemplo 3c7foj34c3jj973hjkop2fc937e3443).

  • Una cookie llamada PHPSESSID se envía automáticamente al cliente, para que guarde la cadena de identificación (antes generada). De esta forma el cliente queda asociado a la session.

  • Un archivo es creado en el servidor automáticamente, en la carpeta designada, y recibe como nombre el identificador pero con el prefijo sess_. Por ejemplo sess_3c7foj34c3jj973hjkop2fc937e3443.

Cuando un código de PHP quiere acceder al valor de una variable de sesión, PHP automáticamente obtiene el "identificador único de sesión" (que es la cadena de la que hablamos antes) desde la cookie PHPSESSID y luego busca en la carpeta designada el archivo asociado a este identificador.

Generalmente una sesión (session) termina cuando el usuario cierra completamente el navegador, o si abandona el sitio por un periodo de tiempo de determinado (usualmente tras 30 minutos).

Es importante tener en cuenta que también se puede sobreescribir este comportamiento.

En PHP, por ejemplo, podemos escribir nuestro propio gestor de sesiones. A esto se le conoce como Custom Session Handlers.

Esto significa que podemos escribir nuestra propia implementación y decirle a PHP cómo tratar las sesiones. Aquí por ejemplo se explica cómo guardar las sesiones en una base de datos, en vez de archivos.

Recapitulando

  • Las peticiones HTTP son stateless por naturaleza. Esto significa que cada petición realizada es independiente, incluso si se realiza desde la misma computadora por una misma persona.

  • A fin de guardar datos con las preferencias de los visitantes se utilizan las cookies. Estas cookies se guardan en el navegador web de cada visitante (usualmente como petición del servidor, a través de un header llamado Set-Cookie).

  • Las cookies generalmente están limitadas por un tamaño máximo. Así mismo, están expuestas en el lado del cliente (las cookies son client-side).

  • Una solución ante esto último involucra tanto el uso de sesiones como el uso de cookies. Las sesiones se guardan en el servidor, pero se asocian a una cookie creada en el cliente (navegador web). Esta cookie permite al navegador web mostrar su identificación ante el servidor, y que este reconozca sus datos.

Si deseas también puedes ver esta explicación de cookies y sessions (video en inglés): es una analogía que se hace a modo de ejemplo, donde un cliente frecuenta una tienda de café.

Problemas de seguridad

Este tema de cookies y sessions es muy interesante.

Pero asociado a esto, nos encontramos con que generalmente son un objetivo frecuente de ataque.

La mayoría de los ataques de sesión implican suplantación (el atacante intenta obtener acceso a la sesión de otro usuario haciéndose pasar por dicho usuario).

La información más crucial para un atacante es el identificador de sesión (necesario para cualquier ataque de suplantación).

Existen 3 métodos, que son utilizados comúnmente para obtener un identificador de sesión válido:

  • Predicción (Prediction)
  • Captura (Capture)
  • Fijación (Fixation)

Veamos una breve descripción de cada uno de ellos.

Predicción

El método de predicción consiste en "adivinar" un identificador de sesión válido.

A día de hoy, es poco probable que este sea un punto débil.

El mecanismo por defecto de PHP genera un identificador de sesión de forma "extremadamente" aleatoria (debido a la gran cantidad de valores posibles que puede adoptar la cadena generada).

Captura

La captura de un identificador de sesión válido es el método más común de ataque, y hay muchas formas de llevarlo a cabo.

Dado que los identificadores de sesión se propagan típicamente a través de cookies o variables GET, los diferentes enfoques se centran en atacar estos métodos de transferencia.

Siempre que las cookies están disponibles, se prefiere su uso como mecanismo para comunicar el identificador de sesión al cliente, en vez del uso de variables GET, que generalmente están más expuestas.

La mayoría de vulnerabilidades, asociadas a cookies, se han encontrado en Internet Explorer.

Fijación

La fijación es el método más simple para obtener un identificador de sesión válido.

No es muy difícil defenderse ante esta vulnerabilidad. Sin embargo, si usas PHP y tu mecanismo de sesión consiste únicamente en usar session_start(), eres vulnerable ante este ataque.

La mayoría de ataques por "fijación de sesión" consiste en ocasionar que el usuario realice una petición a un sitio externo.

Esto se puede lograr añadiendo un enlace, cargando una imagen (que ejecuta código por detrás) u ocasionando una redirección, por ejemplo.

La idea es que el usuario visite una URL con un identificador de sesión adjunto a esta URL.

Dado que el atacante escoge el identificador (al enviarlo al servidor), ya lo conoce de antemano. Por lo tanto puede llevar a cabo ataques de suplantación (secuestrando la sesión del usuario sin que este se entere).

Referencias

Algunos sitios que fueron consultados durante la elaboración de este artículo:

cookies sesiones

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