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La domanda che vi pongo allora è: è veramente impossibile (in generale, non solo lato server) accedere ai cookies salvati da altri siti?
E' impossibile a meno di vulnerabilità nei suddetti siti (la più comune in questo caso è una vulnerabilità XSS).

Nei cookies vengono salvati gli id di sessione: se "impossibile" non fosse, chiunque potrebbe collezionare id di sessione di qualsiasi utente e rubare gli account nei vari siti (se essi non fanno controlli su ip o altri dati a disposizione, cosa che non viene quasi mai fatta)

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Se è impossibile, allora qual è il metodo che viene utilizzato dalle pagine che offrono pubblicità mirata?
Dipende dalla tecnica.
Comunque utilizzano dei loro cookies che ti tracciano mentre navighi per altri siti.
Facebook per esempio ti traccia tramite i widgets che i webmaster mettono nei loro siti. Ogni volta che carichi un widget (like, condividi ecc) stai dicendo a facebook la pagina che stai visitando. Facebook può leggere il suo cookie, quindi se sei loggato sa chi sei.

Adsense funziona più o meno allo stesso modo.