浏览器指纹原理及技术实现探索

前言

在当今数字化的时代，我们在互联网上的活动越来越频繁，而浏览器作为我们访问网络世界的主要工具，也隐藏着许多不为人知的秘密。其中，浏览器指纹就是一个引人关注的话题。

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一、什么是浏览器指纹？

浏览器指纹是指通过收集和分析浏览器的各种特征信息，生成的一个独特的标识符，就像人的指纹一样，可以用来识别特定的浏览器实例。这些特征信息可以包括但不限于以下方面：

1. 用户代理（User Agent）：包含了浏览器类型、版本、操作系统等信息。
2. 屏幕分辨率：不同的设备可能有不同的屏幕分辨率。
3. 安装的插件和字体：特定的插件和字体组合可以成为独特的标识。
4. 时区设置：反映了用户所在的地理位置。
5. 浏览器语言设置：可以暗示用户的地域和语言偏好。

二、浏览器指纹的作用

1. 广告定向和个性化推荐：广告商可以利用浏览器指纹来更精准地投放广告，根据用户的浏览习惯和兴趣爱好进行个性化推荐。
2. 安全和反欺诈：网站可以通过识别浏览器指纹来检测异常登录行为，防止欺诈和恶意攻击。例如，如果一个账号突然在一个从未出现过的浏览器指纹上登录，可能会触发安全警报。
3. 统计分析：用于分析用户行为和网站流量，了解用户的使用习惯和偏好，以便优化网站设计和功能。

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三、 浏览器指纹如何保证唯一性

浏览器指纹的唯一性并不是绝对的，但是通过组合大量的浏览器和设备特征，它可以生成一个高度独特的标识符，这在很多情况下足以区分不同的用户。以下是保证浏览器指纹唯一性的一些因素：

1. 多样性：不同用户的设备、操作系统、浏览器类型和版本、安装的插件、字体和其他配置因素的组合相当多样化。这种多样性增加了每个用户的浏览器指纹独特性。
2. 详细信息：收集的信息越详细，指纹越能精确区分用户。例如，不仅仅是用户的操作系统，还可能包括具体的版本号、补丁级别、系统语言和设置等。
3. 高级技术：HTML5 和 CSS3 等现代 Web 技术的进步允许网站收集更多关于用户设备的信息，比如 Canvas 和 WebGL
   API 可用性，这些技术的使用为浏览器指纹增加了更多独特的特征。
4. 行为特征：除了静态属性外，用户的行为特征（如鼠标移动和点击模式）也可以增加指纹的唯一性，尽管这些数据更多变且可能需要更高级的分析。
5. 定期更新：随着用户更新浏览器、插件和操作系统，他们的指纹特征也会发生变化。定期更新的指纹数据可以帮助跟踪这些变化，从而维持指纹的唯一性。

然而，尽管浏览器指纹可为每个用户提供一个相对唯一的标识，但仍有以下限制：

1. 一些用户可能有类似的硬件和软件配置，特别是在企业环境或教育机构中，这可能导致指纹的重叠。
2. 用户可能使用隐私保护工具，如 VPN、特殊的浏览器设置或扩展程序来避免被追踪，这可能会干扰浏览器指纹的准确性。
3. 浏览器和操作系统的更新可能会引入新的隐私特性，限制网站获取某些类型的信息，这可能会影响指纹的创建和识别。

四、浏览器指纹的隐私问题

然而，浏览器指纹也引发了一些隐私问题。由于它可以在一定程度上唯一标识一个用户，可能会被用于跟踪用户的在线活动，侵犯用户的隐私。

1. 第三方跟踪：一些广告公司和数据分析公司可能会利用浏览器指纹来跟踪用户在不同网站上的行为，建立用户画像，进行精准营销。
2. 匿名性受损：即使用户使用了隐私模式或清除了浏览器缓存，浏览器指纹仍然可能被用来识别用户，降低了用户的匿名性。

五、如何应对浏览器指纹？

1. 使用隐私保护工具：有一些浏览器插件和软件可以帮助用户减少浏览器指纹的暴露，例如随机化用户代理、屏蔽插件检测等。
2. 定期清理浏览器数据：清除浏览器缓存、历史记录、Cookie 等数据可以减少浏览器指纹的信息量。
3. 使用多个浏览器或隐私模式：在需要保护隐私的情况下，可以使用不同的浏览器或隐私模式进行浏览，增加浏览器指纹的多样性。

六、目前常用的技术方案

确实，有一些具体的技术可以用来收集浏览器指纹信息，这些技术利用了现代浏览器提供的 API 和特性。以下是一些用于浏览器指纹收集的技术和方法：

1. Canvas Fingerprinting：通过 Canvas API
   绘制图形或文字，并分析得到的图像数据。由于不同的浏览器和操作系统可能在渲染时有细微的差异，这些差异可以用来识别用户的设备。
2. WebGL Fingerprinting：利用 WebGL API
   来检测显卡信息和渲染能力。这些信息可以细分到显卡的型号、驱动程序版本，以及特定的渲染效果，这些都可能是独特的。
3. WebRTC：使用 Web Real-Time Communication (WebRTC) 技术可以揭露用户的真实 IP
   地址，即使他们使用 VPN 或代理服务器。这是通过 STUN 服务器请求来完成的，可以发现用户的公共 IP 地址和某些网络配置细节。
4. Audio Fingerprinting：通过 Web Audio API
   生成声音，并分析音频数据。不同的设备和浏览器可能会以不同的方式处理音频数据，产生特有的特征。
5. 字体检测：JavaScript
   可以用来枚举和检测用户设备上安装的字体列表。由于每个用户可能安装了不同的额外字体，这可以用来增加指纹的唯一性。
6. 时区、语言和其他浏览器设置：JavaScript 可以检测用户的时区、首选语言、屏幕分辨率、颜色深度和其他浏览器设置。
7. 设备传感器信息：某些移动设备和笔记本电脑配备了各种传感器，通过 APIs 如 Device Orientation API 和
   Motion API，可以获得这些传感器的数据。
8. 浏览器插件和扩展检测：虽然现代浏览器出于隐私考虑限制了直接枚举插件的能力，但仍然可以通过间接方法检测某些插件的存在。
9. HTTP 请求头：服务器可以分析用户的 HTTP 请求头，获取用户代理字符串、Accept 语言、Accept 编码等信息。
10. 跟踪像素和 ETag：使用小的图像文件或者 HTTP 响应的 ETag 字段来追踪用户的请求。
11. 指纹融合和变异：高级的指纹技术会综合多种数据源，并可能在一段时间内跟踪这些数据的变化，以创建一个更稳定的指纹。

这些技术可以单独使用，也可以组合使用以提高指纹的唯一性。

七、技术实现探索

这里主要探索两种方式

1、简易方式

高级浏览器指纹版本可以在机器上提供更多数据，主要是通过访问HTML5 画布并请求特定图形处理的衡量。使用HTML5画布可以显示计算机的操作系统，浏览器和GPU。HTML5画布通常会要求浏览器呈现特定图像。由于GPU渲染图像的方式略有不同，因此可能会获取特定设备的详细信息。

function getCanvasFingerprint(txt) {
	var canvas = document.createElement('canvas');
	var ctx = canvas.getContext('2d');

	// 设置一些属性，这些属性在不同环境下可能渲染出不同的结果
	ctx.textBaseline = "top";
	ctx.font = "14px 'Arial'";
	ctx.textBaseline = "bottom";

	// 绘制文本到canvas上
	ctx.fillStyle = "#f60";
	ctx.fillRect(125, 1, 62, 20);
	ctx.fillStyle = "#069";
	ctx.fillText(txt, 2, 15);
	ctx.fillStyle = "rgba(102, 204, 0, 0.7)";
	ctx.fillText(txt, 4, 17);

	// 将canvas的内容转换为base64编码的数据URL
	var dataUrl = canvas.toDataURL();

	// 删除canvas元素，释放资源
	canvas.width = canvas.height = 0;

	// 返回数据URL，它将作为指纹
	return md5(dataUrl).toUpperCase();
}

使用

//传入一个自定义的文本,绘制在canvas
getCanvasFingerprint('browerPrint')

2、fingerprintjs2方式

fingerprintjs2 是一个用于生成浏览器指纹的 JavaScript 库。它通过收集浏览器的各种特征信息，如用户代理、屏幕分辨率、插件列表、字体列表等，然后使用一种独特的算法来生成一个几乎唯一的标识符，即浏览器指纹。这个指纹可以用来识别特定的浏览器实例，即使在用户清除了浏览器缓存和 Cookie 的情况下，也能保持一定的稳定性。

npm install fingerprintjs2

import Fingerprint2 from 'fingerprintjs2'; // 引入fingerprintjs2 
async created() {
  	// 您不应在页面加载时或加载后直接运行指纹。 而是使用setTimeout或requestIdleCallback将其延迟几毫秒，以确保指纹一致。
    if (window.requestIdleCallback) {
      requestIdleCallback(() => {
        this.createFingerprint();
      });
    } else {
      setTimeout(() => {
        this.createFingerprint();
      }, 500);
    }
  },
 methods: {
    // 创建浏览器指纹
	createFingerprint() {
	  // 浏览器指纹
      const fingerprint = Fingerprint2.get((components) => { // 参数只有回调函数时，默认浏览器指纹依据所有配置信息进行生成
        const values = components.map(component => component.value); // 配置的值的数组
        const murmur = Fingerprint2.x64hash128(values.join(''), 31); // 生成浏览器指纹
        localStorage.setItem('browserId', murmur); // 存储浏览器指纹，在项目中用于校验用户身份和埋点
      });
	},
  }

八、总结

以上就是今天关于浏览器指纹的原理和技术实现探索。浏览器指纹技术在带来便利和价值的同时，也带来了隐私安全挑战。合理应用浏览器指纹技术，需要在充分考虑用户隐私的前提下，发挥其在安全、个性化服务和统计分析等方面的积极作用。