受权认证登陆之 Cookie、Session、Token、JWT 详解

1、先了解几个基础概念

什么是认证（Authentication）

通俗地讲就是验证当前用户的身份。

互联网中的认证：

• 用户名密码登陆
• 邮箱发送登陆连接
• 手机号接收验证码
• 只要你能收到邮箱/验证码，就默认你是帐号的主人

什么是受权（Authorization）

用户授予第三方应用访问该用户某些资源的权限。

实现受权的方式有：cookie、session、token、OAuth。

什么是凭证（Credentials）

实现认证和受权的前提是须要一种媒介（证书）来标记访问者的身份。

在互联网应用中，通常网站（如掘金）会有两种模式，游客模式和登陆模式。游客模式下，能够正常浏览网站上面的文章，一旦想要点赞/收藏/分享文章，就须要登陆或者注册帐号。当用户登陆成功后，服务器会给该用户使用的浏览器颁发一个令牌（token），这个令牌用来代表你的身份，每次浏览器发送请求时会带上这个令牌，就可使用游客模式下没法使用的功能。

2、Cookie

详见

3、什么是 Session

• session 是另外一种记录服务器和客户端会话状态的机制
• session 是基于 cookie 实现的，session 存储在服务器端，sessionId 会被存储到客户端的cookie 中

session 认证流程：

• 用户第一次请求服务器的时候，服务器根据用户提交的相关信息，建立对应的 Session
• 请求返回时将此 Session 的惟一标识 SessionID 返回给浏览器
• 浏览器接收到服务器返回的 SessionID 后，会将此信息存入到 Cookie 中，同时 Cookie 记录此 SessionID 属于哪一个域名
• 当用户第二次访问服务器的时候，请求会自动把此域名下的 Cookie 信息也发送给服务端，服务端会从 Cookie 中获取 SessionID，再根据 SessionID 查找对应的 Session 信息，若是没有找到说明用户没有登陆或者登陆失效，若是找到 Session 证实用户已经登陆可执行后面操做。

根据以上流程可知，SessionID 是链接 Cookie 和 Session 的一道桥梁，大部分系统也是根据此原理来验证用户登陆状态。

4、Cookie 和 Session 的区别

• 安全性： Session 比 Cookie 安全，Session 是存储在服务器端的，Cookie 是存储在客户端的。
• 存取值的类型不一样：Cookie 只支持存字符串数据，Session 能够存任意数据类型。
• 有效期不一样： Cookie 可设置为长时间保持，好比咱们常用的默认登陆功能，Session 通常失效时间较短，客户端关闭（默认状况下）或者 Session 超时都会失效。
• 存储大小不一样： 单个 Cookie 保存的数据不能超过 4K，Session 可存储数据远高于 Cookie，可是当访问量过多，会占用过多的服务器资源。

5、什么是 Token（令牌）

Acesss Token

• 访问资源接口（API）时所须要的资源凭证
• 简单 token 的组成： uid(用户惟一的身份标识)、time(当前时间的时间戳)、sign（签名，token 的前几位以哈希算法压缩成的必定长度的十六进制字符串）

服务器对 Token 的存储方式：

1. 存到数据库中，每次客户端请求的时候取出来验证（服务端有状态）
2. 存到 redis 中，设置过时时间，每次客户端请求的时候取出来验证（服务端有状态）
3. 不存，每次客户端请求的时候根据以前的生成方法再生成一次来验证（JWT，服务端无状态）

• 特色：
  • 服务端无状态化、可扩展性好
  • 支持移动端设备
  • 安全
  • 支持跨程序调用
• token 的身份验证流程：

1. 客户端使用用户名跟密码请求登陆
2. 服务端收到请求，去验证用户名与密码
3. 验证成功后，服务端会签发一个 token 并把这个 token 发送给客户端
4. 客户端收到 token 之后，会把它存储起来，好比放在 cookie 里或者 localStorage 里
5. 客户端每次向服务端请求资源的时候须要带着服务端签发的 token
6. 服务端收到请求，而后去验证客户端请求里面带着的 token ，若是验证成功，就向客户端返回请求的数据

• 每一次请求都须要携带 token，须要把 token 放到 HTTP 的 Header 里
• token 彻底由应用管理，因此它能够避开同源策略

注意：登陆时 token 不宜保存在 localStorage，被 XSS 攻击时容易泄露。因此比较好的方式是把 token 写在 cookie 里。为了保证 xss 攻击时 cookie 不被获取，还要设置 cookie 的 http-only。这样，咱们就能确保 js 读取不到 cookie 的信息了。再加上 https，能让咱们的请求更安全一些。

Refresh Token

• 另一种 token——refresh token
• refresh token 是专用于刷新 access token 的 token。若是没有 refresh token，也能够刷新 access token，但每次刷新都要用户输入登陆用户名与密码，会很麻烦。有了 refresh token，能够减小这个麻烦，客户端直接用 refresh token 去更新 access token，无需用户进行额外的操做。

• Access Token 的有效期比较短，当 Acesss Token 因为过时而失效时，使用 Refresh Token 就能够获取到新的 Token，若是 Refresh Token 也失效了，用户就只能从新登陆了。
• Refresh Token 及过时时间是存储在服务器的数据库中，只有在申请新的 Acesss Token 时才会验证，不会对业务接口响应时间形成影响，也不须要向 Session 同样一直保持在内存中以应对大量的请求。

6、Token 和 Session 的区别

• Session 是一种记录服务器和客户端会话状态的机制，使服务端有状态化，能够记录会话信息。而 Token 是令牌，访问资源接口（API）时所须要的资源凭证。Token 使服务端无状态化，不会存储会话信息。
• Session 和 Token 并不矛盾，做为身份认证 Token 安全性比 Session 好，由于每个请求都有签名还能防止监听以及重复攻击，而 Session 就必须依赖链路层来保障通信安全了。若是你须要实现有状态的会话，仍然能够增长 Session 来在服务器端保存一些状态。
• 若是你的用户数据可能须要和第三方共享，或者容许第三方调用 API 接口，用 Token 。若是永远只是本身的网站，本身的 App，用什么就无所谓了。

7、什么是 JWT

• JSON Web Token（简称 JWT）是目前最流行的跨域认证解决方案。
• 是一种认证受权机制。
• JWT 是为了在网络应用环境间传递声明而执行的一种基于 JSON 的开放标准。JWT 的声明通常被用来在身份提供者和服务提供者间传递被认证的用户身份信息，以便于从资源服务器获取资源。好比用在用户登陆上。
• 可使用 HMAC 算法或者是 RSA 的公/私秘钥对 JWT 进行签名。由于数字签名的存在，这些传递的信息是可信的。

1. JWT 的原理

JWT 的原理是，服务器认证之后，生成一个 JSON 对象，返回给用户，就像下面这样。

1.  
   {
2.  
   "姓名": "张三",
3.  
   "角色": "管理员",
4.  
   "到期时间": "2018年7月1日0点0分"
5.  
   }

之后，用户与服务端通讯的时候，都要发回这个 JSON 对象。服务器彻底只靠这个对象认定用户身份。为了防止用户篡改数据，服务器在生成这个对象的时候，会加上签名。

JWT 认证流程：

• 用户输入用户名/密码登陆，服务端认证成功后，会返回给客户端一个 JWT
• 客户端将 token 保存到本地（一般使用 localstorage，也可使用 cookie）
• 当用户但愿访问一个受保护的路由或者资源的时候，须要请求头的 Authorization 字段中使用Bearer 模式添加 JWT，其内容看起来是下面这样

Authorization: Bearer <token>

 

• 服务端的保护路由将会检查请求头 Authorization 中的 JWT 信息，若是合法，则容许用户的行为
• 由于 JWT 是自包含的（内部包含了一些会话信息），所以减小了须要查询数据库的须要
• 由于 JWT 并不使用 Cookie 的，因此你可使用任何域名提供你的 API 服务而不须要担忧跨域问题
• 由于用户的状态再也不存储在服务端的内存中，因此这是一种无状态的认证机制

2. JWT 的数据结构

实际的 JWT 大概就像下面这样：

它是一个很长的字符串，中间用点（.）分隔成三个部分。

JWT 的三个部分依次以下：

• Header（头部）
• Payload（负载）
• Signature（签名）

JWT详细数据结构

生成 JWT

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

8、Token 和 JWT 的区别

相同：

• 都是访问资源的令牌
• 均可以记录用户的信息
• 都是使服务端无状态化
• 都是只有验证成功后，客户端才能访问服务端上受保护的资源

区别：

• Token：服务端验证客户端发送过来的 Token 时，还须要查询数据库获取用户信息，而后验证 Token 是否有效。
• JWT： 将 Token 和 Payload 加密后存储于客户端，服务端只须要使用密钥解密进行校验（校验也是 JWT 本身实现的）便可，不须要查询或者减小查询数据库，由于 JWT 自包含了用户信息和加密的数据。

9、要注意的问题

使用 session 时须要考虑的问题

• 将 session 存储在服务器里面，当用户同时在线量比较多时，这些 session 会占据较多的内存，须要在服务端按期的去清理过时的 session
• 当网站采用集群部署的时候，会遇到多台 web 服务器之间如何作 session 共享的问题。由于 session 是由单个服务器建立的，可是处理用户请求的服务器不必定是那个建立 session 的服务器，那么该服务器就没法拿到以前已经放入到 session 中的登陆凭证之类的信息了。
• 当多个应用要共享 session 时，除了以上问题，还会遇到跨域问题，由于不一样的应用可能部署的主机不同，须要在各个应用作好 cookie 跨域的处理。
• sessionId 是存储在 cookie 中的，假如浏览器禁止 cookie 或不支持 cookie 怎么办？ 通常会把 sessionId 跟在 url 参数后面即重写 url，因此 session 不必定非得须要靠 cookie 实现
• 移动端对 cookie 的支持不是很好，而 session 须要基于 cookie 实现，因此移动端经常使用的是 token

使用 JWT 时须要考虑的问题

• 由于 JWT 并不依赖 Cookie 的，因此你可使用任何域名提供你的 API 服务而不须要担忧跨域问题
• JWT 默认是不加密，但也是能够加密的。生成原始 Token 之后，能够用密钥再加密一次。
• JWT 不加密的状况下，不能将秘密数据写入 JWT。
• JWT 不只能够用于认证，也能够用于交换信息。有效使用 JWT，能够下降服务器查询数据库的次数。
• JWT 最大的优点是服务器再也不须要存储 Session，使得服务器认证鉴权业务能够方便扩展。但这也是 JWT 最大的缺点：因为服务器不须要存储 Session 状态，所以使用过程当中没法废弃某个 Token 或者更改 Token 的权限。也就是说一旦 JWT 签发了，到期以前就会始终有效，除非服务器部署额外的逻辑。
• JWT 自己包含了认证信息，一旦泄露，任何人均可以得到该令牌的全部权限。为了减小盗用，JWT的有效期应该设置得比较短。对于一些比较重要的权限，使用时应该再次对用户进行认证。
• JWT 适合一次性的命令认证，颁发一个有效期极短的 JWT，即便暴露了危险也很小，因为每次操做都会生成新的 JWT，所以也不必保存 JWT，真正实现无状态。
• 为了减小盗用，JWT 不该该使用 HTTP 协议明码传输，要使用 HTTPS 协议传输。

使用加密算法时须要考虑的问题

• 毫不要以明文存储密码
• 永远使用 哈希算法 来处理密码，毫不要使用 Base64 或其余编码方式来存储密码，这和以明文存储密码是同样的，使用哈希，而不要使用编码。编码以及加密，都是双向的过程，而密码是保密的，应该只被它的全部者知道， 这个过程必须是单向的。哈希正是用于作这个的，历来没有解哈希这种说法，可是编码就存在解码，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 ，只使用强密码哈希算法。
• 毫不要以明文形式显示或发送密码，即便是对密码的全部者也应该这样。若是你须要 “忘记密码” 的功能，能够随机生成一个新的 一次性的（这点很重要）密码，而后把这个密码发送给用户。

只要关闭浏览器 ，session 真的就消失了？

不对。浏览器关闭时，是不会主动去通知服务器的。之因此会有这种错觉，是大部分 session 机制都使用会话 cookie 来保存 sessionId，而关闭浏览器后这个 cookie 就消失了，再次链接服务器时也就没法找到原来的 session。若是服务器设置的 cookie 被保存在硬盘上，或者使用某种手段改写浏览器发出的 HTTP 请求头，把原来的 sessionId 发送给服务器，则再次打开浏览器仍然可以打开原来的 session。
偏偏是因为关闭浏览器不会致使 session 被删除，迫使服务器为 session 设置了一个失效时间，当距离客户端上一次使用 session 的时间超过这个失效时间时，服务器就认为客户端已经中止了活动，才会把 session 删除以节省存储空间。

 

参考文章

• 傻傻分不清之 Cookie、Session、Token、JWT
• JSON Web Token 入门教程

 

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