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@yuji38kwmtin有限会社来栖川電算

【社内勉強会】Sessionの基礎(2017/09/28)

Last updated at Posted at 2017-09-28
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0. はじめに

前提知識

  • HTTP（リクエスト、レスポンス、ヘッダ、ボディ）
  • Servlet, JSP

参考図書

目次

  1. HTTPはステートレスプロトコル
  2. Cookie
  3. セッションとは
  4. Servletでセッションの作成

環境構築

  • Tomcat8(Servlet, JSP)
  • Java8
  • プロジェクト名: "SampleWeb"
  • Firefox55

1. HTTPはステートレスプロトコル

[復習] HTTP通信の流れ

image
※ HTTP はステートレス 引用

  1. クライアントがサーバにリクエストを送る
  2. サーバがリクエストを受け取る
  3. サーバがクライアントにレスポンスを返す
  4. クライアントがレスポンス(HTMLなど)を表示する

HTTPはステートレスプロトコル

  • HTTPは1回のやりとり（リクエスト、レスポンス）で処理が完結しているので、「状態」を管理できない

  • ステートレスとは「サーバがクライアントのアプリケーション状態を保存しない」制約のこと。

  • ステートレスの逆は「ステートフル」

※ HTTP はステートレス 参考

ステートフルなやりとり（ハンバーガショップにて）

店員「いらっしゃい」
客「ハンバーガーセット1つ」
店員「OK サイドメニューはどうする？」
客「ポテトMで」
店員「OK ドリンクはどうする？」
客「コーラMで」
店員「OK かしこまりました」

※ 「Webを支える技術」を読みました とRESTのまとめ 引用

ステートレスなやりとり（ハンバーガショップにて）

店員「いらっしゃい」
客「ハンバーガーセットで」
店員「OK サイドメニューはどうする？」
客「ハンバーガーセットのポテトMで」
店員「OK ドリンクはどうする？」
客「ハンバーガーセットのポテトMとコーラMで」
店員「OK かしこまりました」

※ 「Webを支える技術」を読みました とRESTのまとめ 引用

ステートレス、ステートフルなやりとりの特徴

  • ステートフルなやりとりは、

    • 簡潔
    • サーバがクライアントのそれまでの注文を覚えている

  • ステートレスなやりとりは、

    • 冗長
    • クライアントは毎回すべての注文を繰り返している

※『Webを支える技術』P082 引用

[補足] FTPはステートフルなプロトコル

FTPは、ログインしてからログアウトするまで、そのクライアントがどのディレクトリにいるかといった、アプリケーション状態をサーバが管理する。

※『Webを支える技術』P082 参考

2. HTTP Cookie

ステートレスプロトコルは不便

  • ログイン状態など保持できない
    • ネットショッピングができない

⇒「Cookie」という仕組みで、疑似的に「ステートフル」を実現した

Cookieとは？

Cookie は、ステートレスな HTTP プロトコルのためにステートフルな情報を記憶したもの。

Cookie は主に、以下の 3 つの用途で使用される。

  • セッション管理 (ユーザーのログイン、ショッピングカート)
  • 個人設定 (ユーザーの設定)
  • トラッキング (ユーザーの行動を分析する)

※ HTTP Cookie - MDN 引用

Cookieの具体的な流れ

  1. サーバーはクライアントへ、Cookie を保存するよう指定する( Set-Cookieヘッダ使用）
レスポンスヘッダ
HTTP/1.0 200 OK
Content-type: text/html
Set-Cookie: yummy_cookie=choco
Set-Cookie: tasty_cookie=strawberry
...

  1. クライアント（ブラウザ）はCookieを保存する。

  2. クライアントはサーバにリクエストを送るときに、CookieヘッダでCookieを送る。

リクエストヘッダ
GET /sample_page.html HTTP/1.1
Host: www.example.org
Cookie: yummy_cookie=choco; tasty_cookie=strawberry

※ HTTP Cookie - MDN 参考

[Try] ServletでCookieを確認

Cookieを保存させるServletを作成

Cookie.java
@WebServlet(urlPatterns = { "/Cookie" })
public class Cookie extends HttpServlet {
	@Override
	protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
		response.setHeader("Set-Cookie", "yummy_cookie=choco");
		PrintWriter out = response.getWriter();
		out.println("/Cookie");
	}
}

レスポンスヘッダのSet-Cookieを確認

  1. http://localhost:8080/SampleWeb/Cookie にアクセス

  2. レスポンスヘッダのSet-Cookieを確認
    image

  3. ブラウザでCookieを確認
    image

リクエストヘッダのCookieを確認

  1. プロジェクト配下のURLにアクセス（ http://localhost:8080/SampleWeb/Hello ）

image

3. セッション

Cookieのみでログイン状態を維持できそうだけど…

下記の情報をCookieに保存すれば、ログイン状態を維持できそう…

  • ユーザID
  • パスワード
  • ユーザ名
  • 住所
  • 電話番号

Cookieのみでログイン状態を維持したときの問題

  • Cookieは確実に保存される訳ではない
    • シークレットモード
    • ユーザがブラウザの履歴を削除する
  • 最大容量が4KBで小さい
  • デフォルト(secureを付与しなければ）は平文で送るため、セキュリティに問題あり

※ 『Real World HTTP』P40 参考

Cookie の仕組み全体が本質的に安全ではないため、HTTP Cookie で機密情報を保存したり送信したりしてはいけません。

※ HTTP Cookie - MDN 引用

[補足] IPA試験対策：Cookieにsecure属性をつける

https: のページで使用するCookieには発行時に secure属性をつける。
secure属性が付けられたCookieは、http:のコンテンツ宛には送られない。
http: のページにおいてもCookieを使用する必要がある場合は、Cookie の値を第三者が傍受し得ることを十分に考慮した上で secure属性のつかない Cookieを発行する。

※ セッション対策 - セキュアプログラミング講座 引用

セッションとは？

本スライドでの「セッション」の意味：
ログインしてからログアウトするまでの一連の操作

先の問題を解決する対応案

  • Cookieにはユーザを認識できるID（セッションID)のみを保存
  • ユーザ名などの個人情報はサーバで管理

Cookieに個人情報は保存していないので、先の例よりセキュリティ的に良い（完全に問題が解決された訳ではない。後述のセッションハイジャック参照）

[Try] Servletでセッションを作成

request.getSession(true);でセッションを作成する。

CreateSession.java
@WebServlet(urlPatterns = { "/CreateSession" })
public class CreateSession extends HttpServlet {
	@Override
	protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
			throws ServletException, IOException {
		//Session取得。セッションがなければセッション作成。
		HttpSession session = request.getSession(true);
		PrintWriter out = response.getWriter();
		out.println("CreateSession");
        //セッションIDを表示
		out.println("session_id=" + session.getId());
	}

}

セッションIDを確認

ブラウザ表示結果
CreateSession
session_id=5F4F3DF78E1BC8822CE970D9B3E3ECF7

image

  • ServletのセッションIDは、32文字のランダムな値（0-9A-F)
  • Cookieに保存されたセッションIDのキーは、"JSESSIONID"

[Try] セッションハイジャックを確認

セッションハイジャックは、利用者が Webアプリケーションにログインした際に発行されるセッション ID を、ネットワーク上で盗聴されたり、規則性から類推されることで、攻撃者が利用者になりすます攻撃です。

※ セッション管理の不備と対策 引用

ログイン用のサーブレットを作成

Login.java
/** SessionにUser Nameを保存する */
@WebServlet(urlPatterns = { "/Login" })
public class Login extends HttpServlet {
    @Override
    protected void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
            throws ServletException, IOException {
        request.setCharacterEncoding("UTF-8");    
        //Sessionにユーザ名を設定
        HttpSession session = request.getSession(true);
        String userName = request.getParameter("userName");
        session.setAttribute("userName", userName);

        PrintWriter out = response.getWriter();
        out.println("Login Success");
    }

}
LoginForm.html
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>Login</title>
</head>
<body>
<form action="/SampleWeb/Login" method="POST">
    User Name <input type="text" name="userName">
    <input type="submit" value="Login">
</form>
</body>
</html>
HelloUser.java
/** Sessionに保存したUser Nameを表示 */
@WebServlet("/HelloUser")
public class HelloUser extends HttpServlet {
	protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
			throws ServletException, IOException {
		// Sessionがなければnullを返す
		HttpSession session = request.getSession(false);

		PrintWriter out = response.getWriter();
		out.println("HelloUser");

		if (session == null) {
			out.println("Session Does Not Exist");
		} else {
			out.println("userName = " + session.getAttribute("userName"));
		}
	}
}

一般ユーザAの動作

  1. http://localhost:8080/SampleWeb/form.html にアクセス
  2. User Nameに"Hoge"を入力して、Login
    ⇒ SessionにUser Nameが保存される
  3. http://localhost:8080/SampleWeb/HelloUser にアクセス
    ⇒ User Name"Hoge"が表示される

攻撃者Xの動作（セッションハイジャック）

  1. ユーザA：ログインする
  2. 攻撃者X：ユーザAのセッションIDをなんらかの手段で取得する(盗聴など）
  3. 攻撃者X：Cookieに取得したセッションIDを保存する
  4. 攻撃者X：http://localhost:8080/SampleWeb/HelloUser
    ⇒ User Name "Hoge"が表示される

[補足] セッション固定化攻撃

セッションID固定化攻撃は、Webサイトが生成する正規のセッションIDを含むURLに利用者をアクセスさせ、攻撃者が用意したセッションIDを使用する通信を意図的に確立させる攻撃です。攻撃者はその後同じセッションIDでWebサイトにアクセスし、ログイン中のセッションを乗っ取ります。

たとえセッションIDに推測が困難な乱数を使用していたとしても、以下に挙げるWebサイトでは攻撃者に正規のセッションIDを取得され、セッション固定化攻撃を受ける可能性があります。

  • ログイン画面(URLなど)にセッションIDを表示する仕様になっており、ログイン後も同じセッションIDを使用する
  • クッキーを使用できない場合に、セッション情報をURLに埋め込むURLリライティング機能が有効になっている
  • セッションIDが利用者ごとに固定されているなど容易に推測が可能である

※ 情報処理安全確保支援士 平成29年春期 午前Ⅱ 問5 引用

[補足] Cookieに情報を格納するのは昔のやり方

ローカルストレージ用に考えられた新しい API を使うべき。

Web storage API (localStorage, sessionStorage)

image
※ Web Storage 引用

// sessionStorage にデータを保存する
sessionStorage.setItem("yummy", "choco");
// sessionStorage に保存したデータを取得する
var data = sessionStorage.getItem("yummy");
// sessionStorage に保存したデータを削除する
sessionStorage.removeItem("yummy");

IndexedDB

IndexedDB は、ユーザのブラウザ内にデータを永続的に保存する手段です。ネットワークの状態にかかわらず高度な問い合わせ機能を持つ Web アプリケーションを作成できますので、オンラインとオフラインの両方で動作するアプリケーションになります。

※ IndexedDB を使用する 引用

[補足] HTTPクッキーの命名例

  • JSESSIONID (JSP)
  • PHPSESSID (PHP)
  • CGISESSID (CGI)
  • ASPSESSIONID (ASP)

名前からプログラム言語が推測できる（確定ではない）。

[補足] セッションタイムアウトを設定する方法

web.xml
    <session-config>
        <session-timeout>30</session-timeout>
    </session-config>

※ web.xml デプロイメント記述子の要素 参考

[補足] JSPにアクセスするとセッションが作成される。

jspにアクセスすると、Cookieに"JSESSIONID"が保存される。
これは、JSPからコンパイルされたServletのpageContext.getSession()によるものだと考えられる（未確認）。

hello_jsp.java
public void _jspService(/* ... */) {
  //...
    final javax.servlet.jsp.PageContext pageContext;
  //...

    try {
      response.setContentType("text/html; charset=UTF-8");
      pageContext = _jspxFactory.getPageContext(this, request, response,
      			null, true, 8192, true);
      _jspx_page_context = pageContext;
      application = pageContext.getServletContext();
      config = pageContext.getServletConfig();
      //Sesssion 取得
      session = pageContext.getSession();
      out = pageContext.getOut();
      _jspx_out = out;
      ....
      }
}
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