完全理解cookie、session、token

發展史

一、好久好久之前，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， 就是請求加響應， 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。這段時間很嗨皮。

二、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，那就是要管理會話，必須記住哪些人登陸系統， 哪些人往本身的購物車中放商品， 也就是說我必須把每一個人區分開，這就是一個不小的挑戰，由於HTTP請求是無狀態的，因此想出的辦法就是給你們發一個會話標識(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，把這個字符串給一併捎過來， 這樣我就能區分開誰是誰了

三、這樣你們很嗨皮了，但是服務器就不嗨皮了，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， 就得由成千上萬，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擴展能力， 好比說我用兩個機器組成了一個集羣， 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啊。

有時候會採用一點小伎倆： session sticky ， 就是讓小F的請求一直粘連在機器A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， 這樣一來，就不用複製了， 可是增長了單點失敗的可能性， 要是那個負責session 的機器掛了， 全部人都得從新登陸一遍， 估計得被人罵死。

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

四、因而有人就一直在思考， 我爲何要保存這可惡的session呢， 只讓每一個客戶端去保存該多好？

但是如果不保存這些session id , 怎麼驗證客戶端發給個人session id 的確是我生成的呢？ 若是不去驗證，咱們都不知道他們是否是合法登陸的用戶， 那些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)， 裏邊包含了小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沒有本質區別啊， 任何人均可以能夠僞造， 因此我得想點兒辦法， 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 ， 因爲密鑰別人不知道， 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像密碼這樣的敏感信息。

固然， 若是一我的的token 被別人偷走了， 那我也沒辦法， 我也會認爲小偷就是合法用戶， 這其實和一我的的session id 被別人偷走是同樣的。

這樣一來， 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！

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由服務器生成，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，同時不會佔據太多磁盤空間，因此每一個域的cookie數量是有限的。

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」，能夠有不少種方式，對於瀏覽器客戶端，你們都默認採用 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臺服務器的時候session會丟失。

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

那些使用基於Token的身份驗證的大佬們

大部分你見到過的API和Web應用都使用tokens。例如Facebook, Twitter, Google+, GitHub等。

Token的起源

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

基於服務器的驗證

咱們都是知道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登陸信息來辨別請求的。這種方式通常都是經過存儲Session來完成。

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. Seesion：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請求時，內存的開銷也會不斷增長。
2. 可擴展性：在服務端的內存中使用Seesion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，可擴展行是最突出的。所以咱們有必要去尋求一種更有行之有效的方法。

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，而不用去擔憂用戶是否登陸。

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-Allow-Origin:* ，讓服務器能接受到來自全部域的請求。

須要主要的是，在ACAO頭部標明(designating)*時，不得帶有像HTTP認證，客戶端SSL證書和cookies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到服務器端。
4. 服務器端採用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。

咱們甚至能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，負載負載均衡器可以將用戶信息從一個服務傳到其餘服務器上。

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。不將信息存儲在Session中，讓咱們少了對session操做。

token是有時效的，一段時間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 revocataion可使一個特定的token或是一組有相同認證的token無效。

可擴展性

Tokens可以建立與其它程序共享權限的程序。例如，能將一個隨便的社交賬號和本身的大號(Fackbook或是Twitter)聯繫起來。當經過服務登陸Twitter(咱們將這個過程Buffer)時，咱們能夠將這些Buffer附到Twitter的數據流上(we are allowing Buffer to post to our Twitter stream)。

使用tokens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。

Access-Control-Allow-Origin: *      

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。

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