Cookie、Session、Token

1、發展史

1、最初、Web基本上就是文檔的瀏覽而已，既然是瀏覽，做爲服務器，不須要記錄誰在某一段時間裏都瀏覽了什麼文檔，每次請求都是一個新的HTTP協議，就是請求加相應，尤爲是我不用記住是誰剛剛發了HTTP請求，每一個請求對我來講都是全新的。
2、可是隨着交互式Web應用的興起，像在線購物網站，須要登陸的網站等等，立刻就面臨一個問題，那就是要管理回話，必須記住哪些人登陸系統，那些人往本身的購物車中放商品，也就是說必須把每一個人區分開，這就是一個不小的挑戰，由於HTTP請求是無狀態，因此想出辦法就是給你們發一個回話標識(session id)，說白了就是一個隨機的字串，每一個人收到的都不同，每次你們向我發起HTTP請求的時候，把這個字符串一併捎來，這樣就能區分開誰是誰了
3、每一個人只須要保存本身的session id，而服務器要保存全部人的session id!若是訪問服務器多了，就得成千上萬，甚至幾十萬個。
這對服務器說是一個巨大的開銷，嚴重的限制了服務器的擴展能力，好比說我用兩個服務器組成了一個集羣，小F經過機器A登陸了系統，那session id會保存在機器A上，假設小F的下一次請求被轉發到機器B怎麼辦？機器B可沒有小F的session id。
有時候會採用下小伎倆：session sticky，就是讓小F的請求一直粘連在機器上，可是這也無論用，要是機器A掛掉了，還得轉到機器B去。那隻好作session的複製了，把session id在兩個機器之間搬來搬去，快累死了。

後來有個叫memcached的支了招：把session id集中存儲到一個地方，全部的機器都來訪問這個地方的數據，這樣以來，就不用複製了，可是增長了單點失敗的可能性，要是負責session的機器掛了，全部人都得從新登陸一遍。

也嘗試把這個單點的機器也搞出集羣，增長可靠性，但無論如何，這小小的session對我來講是一個沉重的負擔
4、因而有人就思考，我爲何要保存sessions呢，只讓每一個客戶端去保存session多好？
    但是若是不保存這些sessions id，怎麼驗證客戶端發給個人sessiond id的確實是我生成的呢？若是不去驗證，咱們都不知道他們是否是合法登陸的用戶，那麼不懷好意的傢伙們就能夠僞造session id，隨心所欲了。
嗯，對了，關鍵點就是驗證！
好比說，小F已經登陸了系統，我給他發一個令牌(token),裏面包含了小F的user id，下一次小F再次經過HTTP請求訪問個人時候，把這個token經過HTTP header帶過來不就能夠了。
不過這和session id沒有本質的區別啊，任何人均可以僞造，因此我得想點辦法，讓別人僞造不了。
那就對數據作一個簽名吧，好比說我用HMAC-SHA256算法，加上一個只有我才知道的密鑰，對數據作一個簽名，把這個簽名和數據一塊兒做爲token，因爲密碼別人不知道，就沒法僞造token了。

這個token我不保存，當小F把這個token給我發過來的時候，我再用一樣的HMAC-SHA256算法和一樣的密鑰，對數據再計算一次簽名，和token中的簽名作個比較，若是相同，我就知道小F已經登陸過了，而且能夠直接取到小F的user id，若是不相同，數據部分確定被人篡改過，我就告訴發送者：對不起，沒有認證。

Token中的數據是明文保存的(雖然我會用Base64作下編碼，但那不是加密)，仍是能夠被別人看到的，因此我不能在其中保存密碼這樣的敏感信息。
固然，若是一我的的token被別人偷走了，那我也沒有辦法，我也會認爲小偷就是合法用戶，這其實和一我的的sessions id被別人偷走是同樣的。
這樣以來，我就不保存session id了，我只是生成token，而後驗證token，我用個人CPU計算時間獲取了個人session存儲空間！
解除了session id這個負擔，能夠說是無事一身輕，個人機器集羣如今能夠輕鬆地作水平擴展，用戶訪問量增大，直接加機器就行。這種無狀態的感受實在是太好了！

2、Cookie

cookie是一個很是具體的東西，指的就是瀏覽器裏面能永久存儲的一種數據，僅僅是瀏覽器實現的一種數據存儲功能。
cookie由服務器生存，發送給瀏覽器，瀏覽器把cookie以kv形式保存到某個目錄下的文本文件內，下一次請求同一網站時會把該cookie發送給服務器。因爲cookie是存在客戶端上的，因此瀏覽器加入了一些限制確保cookie不會被惡意使用，同時不會佔據太對磁盤空間，因此每一個域的cookie數量是有限的。

3、Session

session從字面上講，就是會話。這個就相似於你和一我的交談，你怎麼知道當前和你交談的是張三而不是李四呢？對方確定有某種特徵(長相等)代表他就是張三。
session也是相似的道理，服務器要知道當前發請求給本身的是誰。爲了作這種區分，服務器就要給每一個客戶端分配不一樣的「身份標識」，而後客戶端每次向服務器發請求的時候，都帶上這個「身份標識」，服務器就知道這個請求來自於誰了。至於客戶端怎麼保存這個「身份標識」，能夠有不少種方法，對於瀏覽器客戶端，你們都知道默認採用cookie的方式。
服務器使用session把用戶的信息臨時保存在了服務器上，用戶離開網站後session會被銷燬。這種用戶信息存儲方式相對於cookie來講更安全，但是session有一個缺陷：若是web服務器作了負載均衡，那麼下一個操做請求到了另外一個服務器的時候session會丟失。

4、Token

在Web領域基於Token的身份驗證隨處可見。在大多數使用Web API的互聯網公司中，tokens是多用戶下處理認證的最佳方式。

如下幾點特性會讓你在程序中使用基於Token的身份驗證

1. 無狀態、可擴展
2. 支持移動設備
3. 跨程序調用
4. 安全

Token的起源

在介紹基於Token的身份驗證的原理及優點以前，不妨先看看以前的認證都是怎麼作的。

• 基於服務器的驗證

咱們都知道HTTP協議是無狀態的，這種無狀態意味着程序須要驗證每一次請求，從而辨別客戶端的身份。在這以前，程序都是經過在服務端存儲的額登陸信息來辨別請求的。這中方式通常都是經過存儲session來完成的。
下圖展現了基於服務器驗證的原理。

隨着web應用程序，已經移動端的興起，這種驗證的方式逐漸暴露出了問題。尤爲是在可擴展性方面。

基於服務器驗證方式暴露的一些問題

1. Session：每次認證用戶發起請求時，服務器須要去建立一個記錄來存儲信息。當愈來愈多的用戶發起請求時，內存的開銷也會不斷增長。
2. 可擴展性：在服務器的內存中使用Session存儲登陸信息，伴隨而來的是可擴展性問題。
3. CORS(跨域資源共享)：當咱們須要讓數據跨多臺移動設備上使用時，跨域資源的共享會是一個讓人頭疼的問題。在使用Ajax抓取另外一個域的資源，就能夠會出現禁止請求的狀況。
4. CSRF(跨站請求僞造)：用戶在訪問銀行網站時，他們很容易受到跨站請求僞造的攻擊，而且可以被利用其訪問其餘的網站。

在這些問題中，可擴展性是最突出的。所以咱們有必要去尋求一種更有性之有效的方法。

基於Token的驗證原理

基於Token的身份驗證是無狀態的，咱們不將用戶信息存在服務器或Session中。

這種概念解決了在服務端存儲信息時的許多問題

NoSession意味着你的程序能夠根據須要去增減機器，而不用擔憂用戶是否登陸。

基於Token的身份驗證的過程以下：

1. 用戶經過用戶名和密碼發送請求。
2. 程序驗證。
3. 程序返回一個簽名的Token給客戶端。
4. 客戶端儲存token，而且每次用於每次發送請求。
5. 服務端驗證token並返回數據。

每一次請求都須要token。token應該在HTTP的頭部發送從而保證了HTTP請求無狀態。咱們一樣經過設置服務器屬性Access-Control-Origin:*,讓服務器能接受到來自全部域的請求。須要注意的是，在ACAO頭部標明(designating)*時，不得帶有像HTTP認證，客戶端SSL整肅和cookie的證書。

實現思路：

1. 用戶登陸校驗，校驗成功後就返回token給客戶端。
2. 客戶端收到數據後保存在客戶端。
3. 客戶端每次訪問API是攜帶Token到服務端。
4. 服務端採用filter過濾器校驗。校驗成功則返回請求數據，校驗失敗則返回錯誤碼。

當咱們在程序中認證了信息並取得token以後，咱們便能經過這個Token作許多的事情。

咱們甚至基於建立一個基於權限的token傳給第三方應用程序，這些第三方程序可以獲取到咱們的數據(固然只有在咱們容許的特定的token)

Tokens的優點

• 無狀態、可擴展

在客戶端存儲的Tokens是無狀態的，而且可以被擴展。基於這種無狀態和不存儲Session信息，負載均衡器可以將用戶信息叢一個服務器傳到其餘服務器上。若是咱們將已驗證的用戶的信息保存在Session中，則每次請求都須要用戶向已驗證的服務器發送驗證信息(稱爲Session親和性)。用戶量大時，可能會形成一些擁堵。
可是不要着急。使用tokens以後這些問題都迎刃而解，由於tokens本身hold住了用戶的驗證信息。

• 安全性

請求中發送token而再也不是發送cookie可以防止CSRF(跨站請求僞造)。即便在客戶端使用cookie存儲token，cookie也僅僅是一個存儲機制而不是用於認證。不講信息存儲在Session中，讓咱們少了對session操做。
token是有實效的，一段時候以後用戶須要從新驗證。咱們也不必定須要等到token自動失效，token有撤回的操做，經過token revocation可使一個特定的token或是一組相同認證的token無效。

• 可擴展性

Tokens可以建立與其餘程序共享權限的程序，例如，能將一個隨便的社交帳號和本身的大號(Fackbook或事Twitter)聯繫起來。當經過服務登陸Twitter(咱們將這個過程Buffer)時，能夠提供可選的權限給第三方應用程序。當用戶想讓另外一個應用程序訪問它們的數據，咱們能夠經過創建本身的API，得出特殊權限的tokens。

• 多平臺跨域

咱們提早先來談論一下CORS(跨域資源共享)，對應用程序和服務進行擴展的時候，須要介入各類各類的設備和應用程序。

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.

只要用戶有一個經過了驗證的token，數據和資源就可以在任何域上被請求到。

• 基於標準

建立token的時候，你能夠設定一些選項。咱們在後續的文章中會進行更加詳盡的描述，可是標準的用法會在JSON Web Tokens體現。

最近的程序和文檔是供給JSON Web Tokens的。它支持衆多的語言。這意味在將來的使用中你能夠真正的轉換你的認證機制。