一文彻底理解cookie，session，token

发展史

1、很久很久以前&＃xff0c;Web 基本上就是文档的浏览而已&＃xff0c; 既然是浏览&＃xff0c;作为服务器&＃xff0c; 不需要记录谁在某一段时间里都浏览了什么文档&＃xff0c;每次请求都是一个新的HTTP协议&＃xff0c; 就是请求加响应&＃xff0c; 尤其是我不用记住是谁刚刚发了HTTP请求&＃xff0c; 每个请求对我来说都是全新的。这段时间很嗨皮。

2、但是随着交互式Web应用的兴起&＃xff0c;像在线购物网站&＃xff0c;需要登录的网站等等&＃xff0c;马上就面临一个问题&＃xff0c;那就是要管理会话&＃xff0c;必须记住哪些人登录系统&＃xff0c; 哪些人往自己的购物车中放商品&＃xff0c; 也就是说我必须把每个人区分开&＃xff0c;这就是一个不小的挑战&＃xff0c;因为HTTP请求是无状态的&＃xff0c;所以想出的办法就是给大家发一个会话标识(session id), 说白了就是一个随机的字串&＃xff0c;每个人收到的都不一样&＃xff0c; 每次大家向我发起HTTP请求的时候&＃xff0c;把这个字符串给一并捎过来&＃xff0c; 这样我就能区分开谁是谁了

3、这样大家很嗨皮了&＃xff0c;可是服务器就不嗨皮了&＃xff0c;每个人只需要保存自己的session id&＃xff0c;而服务器要保存所有人的session id &＃xff01; 如果访问服务器多了&＃xff0c; 就得由成千上万&＃xff0c;甚至几十万个。

这对服务器说是一个巨大的开销 &＃xff0c; 严重的限制了服务器扩展能力&＃xff0c; 比如说我用两个机器组成了一个集群&＃xff0c; 小F通过机器A登录了系统&＃xff0c; 那session id会保存在机器A上&＃xff0c; 假设小F的下一次请求被转发到机器B怎么办&＃xff1f; 机器B可没有小F的 session id啊。

有时候会采用一点小伎俩&＃xff1a; session sticky &＃xff0c; 就是让小F的请求一直粘连在机器A上&＃xff0c; 但是这也不管用&＃xff0c; 要是机器A挂掉了&＃xff0c; 还得转到机器B去。

那只好做session 的复制了&＃xff0c; 把session id 在两个机器之间搬来搬去&＃xff0c; 快累死了。

后来有个叫Memcached的支了招&＃xff1a; 把session id 集中存储到一个地方&＃xff0c; 所有的机器都来访问这个地方的数据&＃xff0c; 这样一来&＃xff0c;就不用复制了&＃xff0c; 但是增加了单点失败的可能性&＃xff0c; 要是那个负责session 的机器挂了&＃xff0c; 所有人都得重新登录一遍&＃xff0c; 估计得被人骂死。

也尝试把这个单点的机器也搞出集群&＃xff0c;增加可靠性&＃xff0c; 但不管如何&＃xff0c; 这小小的session 对我来说是一个沉重的负担

4、于是有人就一直在思考&＃xff0c; 我为什么要保存这可恶的session呢&＃xff0c; 只让每个客户端去保存该多好&＃xff1f;

可是如果不保存这些session id , 怎么验证客户端发给我的session id 的确是我生成的呢&＃xff1f; 如果不去验证&＃xff0c;我们都不知道他们是不是合法登录的用户&＃xff0c; 那些不怀好意的家伙们就可以伪造session id , 为所欲为了。

嗯&＃xff0c;对了&＃xff0c;关键点就是验证 &＃xff01;

比如说&＃xff0c; 小F已经登录了系统&＃xff0c; 我给他发一个令牌(token)&＃xff0c; 里边包含了小F的 user id&＃xff0c; 下一次小F 再次通过Http 请求访问我的时候&＃xff0c; 把这个token 通过Http header 带过来不就可以了。

不过这和session id没有本质区别啊&＃xff0c; 任何人都可以可以伪造&＃xff0c; 所以我得想点儿办法&＃xff0c; 让别人伪造不了。

那就对数据做一个签名吧&＃xff0c; 比如说我用HMAC-SHA256 算法&＃xff0c;加上一个只有我才知道的密钥&＃xff0c; 对数据做一个签名&＃xff0c; 把这个签名和数据一起作为token &＃xff0c; 由于密钥别人不知道&＃xff0c; 就无法伪造token了。

这个token 我不保存&＃xff0c; 当小F把这个token 给我发过来的时候&＃xff0c;我再用同样的HMAC-SHA256 算法和同样的密钥&＃xff0c;对数据再计算一次签名&＃xff0c; 和token 中的签名做个比较&＃xff0c; 如果相同&＃xff0c; 我就知道小F已经登录过了&＃xff0c;并且可以直接取到小F的user id , 如果不相同&＃xff0c; 数据部分肯定被人篡改过&＃xff0c; 我就告诉发送者&＃xff1a; 对不起&＃xff0c;没有认证。

Token 中的数据是明文保存的&＃xff08;虽然我会用Base64做下编码&＃xff0c; 但那不是加密&＃xff09;&＃xff0c; 还是可以被别人看到的&＃xff0c; 所以我不能在其中保存像密码这样的敏感信息。

当然&＃xff0c; 如果一个人的token 被别人偷走了&＃xff0c; 那我也没办法&＃xff0c; 我也会认为小偷就是合法用户&＃xff0c; 这其实和一个人的session id 被别人偷走是一样的。

这样一来&＃xff0c; 我就不保存session id 了&＃xff0c; 我只是生成token , 然后验证token &＃xff0c; 我用我的CPU计算时间获取了我的session 存储空间 &＃xff01;

解除了session id这个负担&＃xff0c; 可以说是无事一身轻&＃xff0c; 我的机器集群现在可以轻松地做水平扩展&＃xff0c; 用户访问量增大&＃xff0c; 直接加机器就行。 这种无状态的感觉实在是太好了&＃xff01;

COOKIE

COOKIE 是一个非常具体的东西&＃xff0c;指的就是浏览器里面能永久存储的一种数据&＃xff0c;仅仅是浏览器实现的一种数据存储功能。

COOKIE由服务器生成&＃xff0c;发送给浏览器&＃xff0c;浏览器把COOKIE以kv形式保存到某个目录下的文本文件内&＃xff0c;下一次请求同一网站时会把该COOKIE发送给服务器。由于COOKIE是存在客户端上的&＃xff0c;所以浏览器加入了一些限制确保COOKIE不会被恶意使用&＃xff0c;同时不会占据太多磁盘空间&＃xff0c;所以每个域的COOKIE数量是有限的。

Session

session 从字面上讲&＃xff0c;就是会话。这个就类似于你和一个人交谈&＃xff0c;你怎么知道当前和你交谈的是张三而不是李四呢&＃xff1f;对方肯定有某种特征&＃xff08;长相等&＃xff09;表明他就是张三。

session 也是类似的道理&＃xff0c;服务器要知道当前发请求给自己的是谁。为了做这种区分&＃xff0c;服务器就要给每个客户端分配不同的“身份标识”&＃xff0c;然后客户端每次向服务器发请求的时候&＃xff0c;都带上这个“身份标识”&＃xff0c;服务器就知道这个请求来自于谁了。至于客户端怎么保存这个“身份标识”&＃xff0c;可以有很多种方式&＃xff0c;对于浏览器客户端&＃xff0c;大家都默认采用 COOKIE 的方式。

服务器使用session把用户的信息临时保存在了服务器上&＃xff0c;用户离开网站后session会被销毁。这种用户信息存储方式相对COOKIE来说更安全&＃xff0c;可是session有一个缺陷&＃xff1a;如果web服务器做了负载均衡&＃xff0c;那么下一个操作请求到了另一台服务器的时候session会丢失。

Token

在Web领域基于Token的身份验证随处可见。在大多数使用Web API的互联网公司中&＃xff0c;tokens 是多用户下处理认证的最佳方式。

以下几点特性会让你在程序中使用基于Token的身份验证

1. 无状态、可扩展

2. 支持移动设备

3. 跨程序调用

4. 安全

那些使用基于Token的身份验证的大佬们

大部分你见到过的API和Web应用都使用tokens。例如Facebook, Twitter, Google&＃43;, GitHub等。

Token的起源

在介绍基于Token的身份验证的原理与优势之前&＃xff0c;不妨先看看之前的认证都是怎么做的。

基于服务器的验证

我们都是知道HTTP协议是无状态的&＃xff0c;这种无状态意味着程序需要验证每一次请求&＃xff0c;从而辨别客户端的身份。

在这之前&＃xff0c;程序都是通过在服务端存储的登录信息来辨别请求的。这种方式一般都是通过存储Session来完成。

随着Web&＃xff0c;应用程序&＃xff0c;已经移动端的兴起&＃xff0c;这种验证的方式逐渐暴露出了问题。尤其是在可扩展性方面。

基于服务器验证方式暴露的一些问题

1. Seesion&＃xff1a;每次认证用户发起请求时&＃xff0c;服务器需要去创建一个记录来存储信息。当越来越多的用户发请求时&＃xff0c;内存的开销也会不断增加。

2. 可扩展性&＃xff1a;在服务端的内存中使用Seesion存储登录信息&＃xff0c;伴随而来的是可扩展性问题。

3. CORS(跨域资源共享)&＃xff1a;当我们需要让数据跨多台移动设备上使用时&＃xff0c;跨域资源的共享会是一个让人头疼的问题。在使用Ajax抓取另一个域的资源&＃xff0c;就可以会出现禁止请求的情况。

4. CSRF(跨站请求伪造)&＃xff1a;用户在访问银行网站时&＃xff0c;他们很容易受到跨站请求伪造的攻击&＃xff0c;并且能够被利用其访问其他的网站。

在这些问题中&＃xff0c;可扩展行是最突出的。因此我们有必要去寻求一种更有行之有效的方法。

基于Token的验证原理

基于Token的身份验证是无状态的&＃xff0c;我们不将用户信息存在服务器或Session中。

这种概念解决了在服务端存储信息时的许多问题

NoSession意味着你的程序可以根据需要去增减机器&＃xff0c;而不用去担心用户是否登录。

基于Token的身份验证的过程如下:

1. 用户通过用户名和密码发送请求。

2. 程序验证。

3. 程序返回一个签名的token 给客户端。

4. 客户端储存token,并且每次用于每次发送请求。

5. 服务端验证token并返回数据。

每一次请求都需要token。token应该在HTTP的头部发送从而保证了Http请求无状态。我们同样通过设置服务器属性Access-Control-Allow-Origin:* &＃xff0c;让服务器能接受到来自所有域的请求。

需要主要的是&＃xff0c;在ACAO头部标明(designating)*时&＃xff0c;不得带有像HTTP认证&＃xff0c;客户端SSL证书和COOKIEs的证书。

实现思路&＃xff1a;

1. 用户登录校验&＃xff0c;校验成功后就返回Token给客户端。

2. 客户端收到数据后保存在客户端

3. 客户端每次访问API是携带Token到服务器端。

4. 服务器端采用filter过滤器校验。校验成功则返回请求数据&＃xff0c;校验失败则返回错误码

当我们在程序中认证了信息并取得token之后&＃xff0c;我们便能通过这个Token做许多的事情。

我们甚至能基于创建一个基于权限的token传给第三方应用程序&＃xff0c;这些第三方程序能够获取到我们的数据&＃xff08;当然只有在我们允许的特定的token&＃xff09;

Tokens的优势

无状态、可扩展

在客户端存储的Tokens是无状态的&＃xff0c;并且能够被扩展。基于这种无状态和不存储Session信息&＃xff0c;负载负载均衡器能够将用户信息从一个服务传到其他服务器上。

如果我们将已验证的用户的信息保存在Session中&＃xff0c;则每次请求都需要用户向已验证的服务器发送验证信息(称为Session亲和性)。用户量大时&＃xff0c;可能会造成一些拥堵。

但是不要着急。使用tokens之后这些问题都迎刃而解&＃xff0c;因为tokens自己hold住了用户的验证信息。

安全性

请求中发送token而不再是发送COOKIE能够防止CSRF(跨站请求伪造)。即使在客户端使用COOKIE存储token&＃xff0c;COOKIE也仅仅是一个存储机制而不是用于认证。不将信息存储在Session中&＃xff0c;让我们少了对session操作。

token是有时效的&＃xff0c;一段时间之后用户需要重新验证。我们也不一定需要等到token自动失效&＃xff0c;token有撤回的操作&＃xff0c;通过token revocataion可以使一个特定的token或是一组有相同认证的token无效。

可扩展性

Tokens能够创建与其它程序共享权限的程序。例如&＃xff0c;能将一个随便的社交帐号和自己的大号(Fackbook或是Twitter)联系起来。当通过服务登录Twitter(我们将这个过程Buffer)时&＃xff0c;我们可以将这些Buffer附到Twitter的数据流上(we are allowing Buffer to post to our Twitter stream)。

使用tokens时&＃xff0c;可以提供可选的权限给第三方应用程序。当用户想让另一个应用程序访问它们的数据&＃xff0c;我们可以通过建立自己的API&＃xff0c;得出特殊权限的tokens。

多平台跨域

我们提前先来谈论一下CORS(跨域资源共享)&＃xff0c;对应用程序和服务进行扩展的时候&＃xff0c;需要介入各种各种的设备和应用程序。

Having our API just serve data, we can also make the design choice to serve assets from a CDN. This eliminates the issues that CORS brings up after we set a quick header configuration for our application.

只要用户有一个通过了验证的token&＃xff0c;数据和资源就能够在任何域上被请求到。

基于标准创建token的时候&＃xff0c;你可以设定一些选项。我们在后续的文章中会进行更加详尽的描述&＃xff0c;但是标准的用法会在JSON Web Tokens体现。

最近的程序和文档是供给JSON Web Tokens的。它支持众多的语言。这意味在未来的使用中你可以真正的转换你的认证机制。

作者:墨颜 签名:当你的才华还撑不起你的野心的时候&＃xff0c;你就应该静下心来学习 出处:http://www.cnblogs.com/moyand/

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