JSON Web Token（2）——使用JSON Web Token設計單點登陸系統

我嘗試用八幅漫畫先讓你們理解如何設計正常的用戶認證系統，而後再延伸到單點登陸系統。

用戶認證八步走

所謂用戶認證（Authentication），就是讓用戶登陸，而且在接下來的一段時間內讓用戶訪問網站時能夠使用其帳戶，而不須要再次登陸的機制。

小知識：可別把用戶認證和用戶受權（Authorization）搞混了。用戶受權指的是規定並容許用戶使用本身的權限，例如發佈帖子、管理站點等。

首先，服務器應用（下面簡稱「應用」）讓用戶經過Web表單將本身的用戶名和密碼發送到服務器的接口。這一過程通常是一個HTTP POST請求。建議的方式是經過SSL加密的傳輸（https協議），從而避免敏感信息被嗅探。

接下來，應用和數據庫覈對用戶名和密碼。

覈對用戶名和密碼成功後，應用將用戶的id（圖中的user_id）做爲JWT Payload的一個屬性，將其與頭部分別進行Base64編碼拼接後簽名，造成一個JWT。這裏的JWT就是一個形同lll.zzz.xxx的字符串。

應用將JWT字符串做爲該請求Cookie的一部分返回給用戶。注意，在這裏必須使用HttpOnly屬性來防止Cookie被JavaScript讀取，從而避免跨站腳本***（XSS***）。

在Cookie失效或者被刪除前，用戶每次訪問應用，應用都會接受到含有jwt的Cookie。從而應用就能夠將JWT從請求中提取出來。

應用經過一系列任務檢查JWT的有效性。例如，檢查簽名是否正確；檢查Token是否過時；檢查Token的接收方是不是本身（可選）。

應用在確認JWT有效以後，JWT進行Base64解碼（可能在上一步中已經完成），而後在Payload中讀取用戶的id值，也就是user_id屬性。這裏用戶的id爲1025。

應用從數據庫取到id爲1025的用戶的信息，加載到內存中，進行ORM之類的一系列底層邏輯初始化。

應用根據用戶請求進行響應。

和Session方式存儲id的差別

Session方式存儲用戶id的最大弊病在於要佔用大量服務器內存，對於較大型應用而言可能還要保存許多的狀態。通常而言，大型應用還須要藉助一些KV數據庫和一系列緩存機制來實現Session的存儲。

而JWT方式將用戶狀態分散到了客戶端中，能夠明顯減輕服務端的內存壓力。除了用戶id以外，還能夠存儲其餘的和用戶相關的信息，例如該用戶是不是管理員、用戶所在的分桶（見[《你所應該知道的A/B測試基礎》一文](/2015/08/27/introduction-to-ab-testing/）等。

雖然說JWT方式讓服務器有一些計算壓力（例如加密、編碼和解碼），可是這些壓力相比磁盤I/O而言或許是半斤八兩。具體是否採用，須要在不一樣場景下用數聽說話。

單點登陸

Session方式來存儲用戶id，一開始用戶的Session只會存儲在一臺服務器上。對於有多個子域名的站點，每一個子域名至少會對應一臺不一樣的服務器，例如：

• www.taobao.com

• nv.taobao.com

• nz.taobao.com

• login.taobao.com

因此若是要實如今login.taobao.com登陸後，在其餘的子域名下依然能夠取到Session，這要求咱們在多臺服務器上同步Session。

使用JWT的方式則沒有這個問題的存在，由於用戶的狀態已經被傳送到了客戶端。所以，咱們只須要將含有JWT的Cookie的domain設置爲頂級域名便可，例如

Set-Cookie: jwt=lll.zzz.xxx; HttpOnly; max-age=980000; domain=.taobao.com

注意domain必須設置爲一個點加頂級域名，即.taobao.com。這樣，taobao.com和*.taobao.com就均可以接受到這個Cookie，並獲取JWT了。