受權認證登陸之 Cookie、Session、Token、JWT 詳解

1、先了解幾個基礎概念

什麼是認證（Authentication）

通俗地講就是驗證當前用戶的身份。

互聯網中的認證：

• 用戶名密碼登陸
• 郵箱發送登陸連接
• 手機號接收驗證碼
• 只要你能收到郵箱/驗證碼，就默認你是帳號的主人

什麼是受權（Authorization）

用戶授予第三方應用訪問該用戶某些資源的權限。

實現受權的方式有：cookie、session、token、OAuth。

什麼是憑證（Credentials）

實現認證和受權的前提是須要一種媒介（證書）來標記訪問者的身份。

在互聯網應用中，通常網站（如掘金）會有兩種模式，遊客模式和登陸模式。遊客模式下，能夠正常瀏覽網站上面的文章，一旦想要點贊/收藏/分享文章，就須要登陸或者註冊帳號。當用戶登陸成功後，服務器會給該用戶使用的瀏覽器頒發一個令牌（token），這個令牌用來代表你的身份，每次瀏覽器發送請求時會帶上這個令牌，就可使用遊客模式下沒法使用的功能。

2、Cookie

詳見

3、什麼是 Session

• session 是另外一種記錄服務器和客戶端會話狀態的機制
• session 是基於 cookie 實現的，session 存儲在服務器端，sessionId 會被存儲到客戶端的cookie 中

session 認證流程：

• 用戶第一次請求服務器的時候，服務器根據用戶提交的相關信息，建立對應的 Session
• 請求返回時將此 Session 的惟一標識 SessionID 返回給瀏覽器
• 瀏覽器接收到服務器返回的 SessionID 後，會將此信息存入到 Cookie 中，同時 Cookie 記錄此 SessionID 屬於哪一個域名
• 當用戶第二次訪問服務器的時候，請求會自動把此域名下的 Cookie 信息也發送給服務端，服務端會從 Cookie 中獲取 SessionID，再根據 SessionID 查找對應的 Session 信息，若是沒有找到說明用戶沒有登陸或者登陸失效，若是找到 Session 證實用戶已經登陸可執行後面操做。

根據以上流程可知，SessionID 是鏈接 Cookie 和 Session 的一道橋樑，大部分系統也是根據此原理來驗證用戶登陸狀態。

4、Cookie 和 Session 的區別

• 安全性： Session 比 Cookie 安全，Session 是存儲在服務器端的，Cookie 是存儲在客戶端的。
• 存取值的類型不一樣：Cookie 只支持存字符串數據，Session 能夠存任意數據類型。
• 有效期不一樣： Cookie 可設置爲長時間保持，好比咱們常用的默認登陸功能，Session 通常失效時間較短，客戶端關閉（默認狀況下）或者 Session 超時都會失效。
• 存儲大小不一樣： 單個 Cookie 保存的數據不能超過 4K，Session 可存儲數據遠高於 Cookie，可是當訪問量過多，會佔用過多的服務器資源。

5、什麼是 Token（令牌）

Acesss Token

• 訪問資源接口（API）時所須要的資源憑證
• 簡單 token 的組成： uid(用戶惟一的身份標識)、time(當前時間的時間戳)、sign（簽名，token 的前幾位以哈希算法壓縮成的必定長度的十六進制字符串）

服務器對 Token 的存儲方式：

1. 存到數據庫中，每次客戶端請求的時候取出來驗證（服務端有狀態）
2. 存到 redis 中，設置過時時間，每次客戶端請求的時候取出來驗證（服務端有狀態）
3. 不存，每次客戶端請求的時候根據以前的生成方法再生成一次來驗證（JWT，服務端無狀態）

• 特色：
  • 服務端無狀態化、可擴展性好
  • 支持移動端設備
  • 安全
  • 支持跨程序調用
• token 的身份驗證流程：

1. 客戶端使用用戶名跟密碼請求登陸
2. 服務端收到請求，去驗證用戶名與密碼
3. 驗證成功後，服務端會簽發一個 token 並把這個 token 發送給客戶端
4. 客戶端收到 token 之後，會把它存儲起來，好比放在 cookie 裏或者 localStorage 裏
5. 客戶端每次向服務端請求資源的時候須要帶着服務端簽發的 token
6. 服務端收到請求，而後去驗證客戶端請求裏面帶着的 token ，若是驗證成功，就向客戶端返回請求的數據

• 每一次請求都須要攜帶 token，須要把 token 放到 HTTP 的 Header 裏
• token 徹底由應用管理，因此它能夠避開同源策略

注意：登陸時 token 不宜保存在 localStorage，被 XSS 攻擊時容易泄露。因此比較好的方式是把 token 寫在 cookie 裏。爲了保證 xss 攻擊時 cookie 不被獲取，還要設置 cookie 的 http-only。這樣，咱們就能確保 js 讀取不到 cookie 的信息了。再加上 https，能讓咱們的請求更安全一些。

Refresh Token

• 另一種 token——refresh token
• refresh token 是專用於刷新 access token 的 token。若是沒有 refresh token，也能夠刷新 access token，但每次刷新都要用戶輸入登陸用戶名與密碼，會很麻煩。有了 refresh token，能夠減小這個麻煩，客戶端直接用 refresh token 去更新 access token，無需用戶進行額外的操做。

• Access Token 的有效期比較短，當 Acesss Token 因爲過時而失效時，使用 Refresh Token 就能夠獲取到新的 Token，若是 Refresh Token 也失效了，用戶就只能從新登陸了。
• Refresh Token 及過時時間是存儲在服務器的數據庫中，只有在申請新的 Acesss Token 時纔會驗證，不會對業務接口響應時間形成影響，也不須要向 Session 同樣一直保持在內存中以應對大量的請求。

6、Token 和 Session 的區別

• Session 是一種記錄服務器和客戶端會話狀態的機制，使服務端有狀態化，能夠記錄會話信息。而 Token 是令牌，訪問資源接口（API）時所須要的資源憑證。Token 使服務端無狀態化，不會存儲會話信息。
• Session 和 Token 並不矛盾，做爲身份認證 Token 安全性比 Session 好，由於每個請求都有簽名還能防止監聽以及重複攻擊，而 Session 就必須依賴鏈路層來保障通信安全了。若是你須要實現有狀態的會話，仍然能夠增長 Session 來在服務器端保存一些狀態。
• 若是你的用戶數據可能須要和第三方共享，或者容許第三方調用 API 接口，用 Token 。若是永遠只是本身的網站，本身的 App，用什麼就無所謂了。

7、什麼是 JWT

• JSON Web Token（簡稱 JWT）是目前最流行的跨域認證解決方案。
• 是一種認證受權機制。
• JWT 是爲了在網絡應用環境間傳遞聲明而執行的一種基於 JSON 的開放標準。JWT 的聲明通常被用來在身份提供者和服務提供者間傳遞被認證的用戶身份信息，以便於從資源服務器獲取資源。好比用在用戶登陸上。
• 可使用 HMAC 算法或者是 RSA 的公/私祕鑰對 JWT 進行簽名。由於數字簽名的存在，這些傳遞的信息是可信的。

1. JWT 的原理

JWT 的原理是，服務器認證之後，生成一個 JSON 對象，返回給用戶，就像下面這樣。

1.  
   {
2.  
   "姓名": "張三",
3.  
   "角色": "管理員",
4.  
   "到期時間": "2018年7月1日0點0分"
5.  
   }

之後，用戶與服務端通訊的時候，都要發回這個 JSON 對象。服務器徹底只靠這個對象認定用戶身份。爲了防止用戶篡改數據，服務器在生成這個對象的時候，會加上簽名。

JWT 認證流程：

• 用戶輸入用戶名/密碼登陸，服務端認證成功後，會返回給客戶端一個 JWT
• 客戶端將 token 保存到本地（一般使用 localstorage，也可使用 cookie）
• 當用戶但願訪問一個受保護的路由或者資源的時候，須要請求頭的 Authorization 字段中使用Bearer 模式添加 JWT，其內容看起來是下面這樣

Authorization: Bearer <token>

 

• 服務端的保護路由將會檢查請求頭 Authorization 中的 JWT 信息，若是合法，則容許用戶的行爲
• 由於 JWT 是自包含的（內部包含了一些會話信息），所以減小了須要查詢數據庫的須要
• 由於 JWT 並不使用 Cookie 的，因此你可使用任何域名提供你的 API 服務而不須要擔憂跨域問題
• 由於用戶的狀態再也不存儲在服務端的內存中，因此這是一種無狀態的認證機制

2. JWT 的數據結構

實際的 JWT 大概就像下面這樣：

它是一個很長的字符串，中間用點（.）分隔成三個部分。

JWT 的三個部分依次以下：

• Header（頭部）
• Payload（負載）
• Signature（簽名）

JWT詳細數據結構

生成 JWT

• https://jwt.io/
• https://www.jsonwebtoken.io/

8、Token 和 JWT 的區別

相同：

• 都是訪問資源的令牌
• 均可以記錄用戶的信息
• 都是使服務端無狀態化
• 都是隻有驗證成功後，客戶端才能訪問服務端上受保護的資源

區別：

• Token：服務端驗證客戶端發送過來的 Token 時，還須要查詢數據庫獲取用戶信息，而後驗證 Token 是否有效。
• JWT： 將 Token 和 Payload 加密後存儲於客戶端，服務端只須要使用密鑰解密進行校驗（校驗也是 JWT 本身實現的）便可，不須要查詢或者減小查詢數據庫，由於 JWT 自包含了用戶信息和加密的數據。

9、要注意的問題

使用 session 時須要考慮的問題

• 將 session 存儲在服務器裏面，當用戶同時在線量比較多時，這些 session 會佔據較多的內存，須要在服務端按期的去清理過時的 session
• 當網站採用集羣部署的時候，會遇到多臺 web 服務器之間如何作 session 共享的問題。由於 session 是由單個服務器建立的，可是處理用戶請求的服務器不必定是那個建立 session 的服務器，那麼該服務器就沒法拿到以前已經放入到 session 中的登陸憑證之類的信息了。
• 當多個應用要共享 session 時，除了以上問題，還會遇到跨域問題，由於不一樣的應用可能部署的主機不同，須要在各個應用作好 cookie 跨域的處理。
• sessionId 是存儲在 cookie 中的，假如瀏覽器禁止 cookie 或不支持 cookie 怎麼辦？ 通常會把 sessionId 跟在 url 參數後面即重寫 url，因此 session 不必定非得須要靠 cookie 實現
• 移動端對 cookie 的支持不是很好，而 session 須要基於 cookie 實現，因此移動端經常使用的是 token

使用 JWT 時須要考慮的問題

• 由於 JWT 並不依賴 Cookie 的，因此你可使用任何域名提供你的 API 服務而不須要擔憂跨域問題
• JWT 默認是不加密，但也是能夠加密的。生成原始 Token 之後，能夠用密鑰再加密一次。
• JWT 不加密的狀況下，不能將祕密數據寫入 JWT。
• JWT 不只能夠用於認證，也能夠用於交換信息。有效使用 JWT，能夠下降服務器查詢數據庫的次數。
• JWT 最大的優點是服務器再也不須要存儲 Session，使得服務器認證鑑權業務能夠方便擴展。但這也是 JWT 最大的缺點：因爲服務器不須要存儲 Session 狀態，所以使用過程當中沒法廢棄某個 Token 或者更改 Token 的權限。也就是說一旦 JWT 簽發了，到期以前就會始終有效，除非服務器部署額外的邏輯。
• JWT 自己包含了認證信息，一旦泄露，任何人均可以得到該令牌的全部權限。爲了減小盜用，JWT的有效期應該設置得比較短。對於一些比較重要的權限，使用時應該再次對用戶進行認證。
• JWT 適合一次性的命令認證，頒發一個有效期極短的 JWT，即便暴露了危險也很小，因爲每次操做都會生成新的 JWT，所以也不必保存 JWT，真正實現無狀態。
• 爲了減小盜用，JWT 不該該使用 HTTP 協議明碼傳輸，要使用 HTTPS 協議傳輸。

使用加密算法時須要考慮的問題

• 毫不要以明文存儲密碼
• 永遠使用 哈希算法 來處理密碼，毫不要使用 Base64 或其餘編碼方式來存儲密碼，這和以明文存儲密碼是同樣的，使用哈希，而不要使用編碼。編碼以及加密，都是雙向的過程，而密碼是保密的，應該只被它的全部者知道， 這個過程必須是單向的。哈希正是用於作這個的，歷來沒有解哈希這種說法，可是編碼就存在解碼，加密就存在解密。
• 毫不要使用弱哈希或已被破解的哈希算法，像 MD5 或 SHA1 ，只使用強密碼哈希算法。
• 毫不要以明文形式顯示或發送密碼，即便是對密碼的全部者也應該這樣。若是你須要 「忘記密碼」 的功能，能夠隨機生成一個新的 一次性的（這點很重要）密碼，而後把這個密碼發送給用戶。

只要關閉瀏覽器 ，session 真的就消失了？

不對。瀏覽器關閉時，是不會主動去通知服務器的。之因此會有這種錯覺，是大部分 session 機制都使用會話 cookie 來保存 sessionId，而關閉瀏覽器後這個 cookie 就消失了，再次鏈接服務器時也就沒法找到原來的 session。若是服務器設置的 cookie 被保存在硬盤上，或者使用某種手段改寫瀏覽器發出的 HTTP 請求頭，把原來的 sessionId 發送給服務器，則再次打開瀏覽器仍然可以打開原來的 session。
偏偏是因爲關閉瀏覽器不會致使 session 被刪除，迫使服務器爲 session 設置了一個失效時間，當距離客戶端上一次使用 session 的時間超過這個失效時間時，服務器就認爲客戶端已經中止了活動，纔會把 session 刪除以節省存儲空間。

 

參考文章

• 傻傻分不清之 Cookie、Session、Token、JWT
• JSON Web Token 入門教程

 

 轉載:https://blog.csdn.net/huangpb123/article/details/103933400