cookie和session及token到底是什么

發(fā)展史

1、很久很久以前，Web 基本上就是文檔的瀏覽而已， 既然是瀏覽，作為服務(wù)器， 不需要記錄誰在某一段時間里都瀏覽了什么文檔，每次請求都是一個新的HTTP協(xié)議， 就是請求加響應(yīng)， 尤其是我不用記住是誰剛剛發(fā)了HTTP請求， 每個請求對我來說都是全新的。這段時間很嗨皮。

2、但是隨著交互式Web應(yīng)用的興起，像在線購物網(wǎng)站，需要登錄的網(wǎng)站等等，馬上就面臨一個問題，那就是要管理會話，必須記住哪些人登錄系統(tǒng)， 哪些人往自己的購物車中放商品， 也就是說我必須把每個人區(qū)分開，這就是一個不小的挑戰(zhàn)，因為HTTP請求是無狀態(tài)的，所以想出的辦法就是給大家發(fā)一個會話標(biāo)識(session id), 說白了就是一個隨機的字串，每個人收到的都不一樣， 每次大家向我發(fā)起HTTP請求的時候，把這個字符串給一并捎過來， 這樣我就能區(qū)分開誰是誰了

3、這樣大家很嗨皮了，可是服務(wù)器就不嗨皮了，每個人只需要保存自己的session id，而服務(wù)器要保存所有人的session id ！如果訪問服務(wù)器多了， 就得有成千上萬，甚至幾十萬個。

這對服務(wù)器說是一個巨大的開銷 ， 嚴(yán)重的限制了服務(wù)器擴展能力， 比如說我用兩個機器組成了一個集群， 小F通過機器A登錄了系統(tǒng)， 那session id會保存在機器A上， 假設(shè)小F的下一次請求被轉(zhuǎn)發(fā)到機器B怎么辦？機器B可沒有小F的 session id啊。

有時候會采用一點小伎倆：session sticky， 就是讓小F的請求一直粘連在機器A上， 但是這也不管用， 要是機器A掛掉了， 還得轉(zhuǎn)到機器B去。

那只好做session 的復(fù)制了， 把session id 在兩個機器之間搬來搬去， 快累死了。

后來有個叫Memcached的支了招：把session id 集中存儲到一個地方， 所有的機器都來訪問這個地方的數(shù)據(jù)， 這樣一來，就不用復(fù)制了， 但是增加了單點失敗的可能性， 要是那個負(fù)責(zé)session 的機器掛了， 所有人都得重新登錄一遍， 估計得被人罵死。

也嘗試把這個單點的機器也搞出集群，增加可靠性， 但不管如何， 這小小的session 對我來說是一個沉重的負(fù)擔(dān)

4、于是有人就一直在思考， 我為什么要保存這可惡的session呢， 只讓每個客戶端去保存該多好？

可是如果不保存這些session id , 怎么驗證客戶端發(fā)給我的session id 的確是我生成的呢？如果不去驗證，我們都不知道他們是不是合法登錄的用戶， 那些不懷好意的家伙們就可以偽造session id , 為所欲為了。

嗯，對了，關(guān)鍵點就是驗證 ！

比如說， 小F已經(jīng)登錄了系統(tǒng)， 我給他發(fā)一個令牌(token)， 里邊包含了小F的 user id， 下一次小F 再次通過Http 請求訪問我的時候， 把這個token 通過Http header 帶過來不就可以了。

不過這和session id沒有本質(zhì)區(qū)別啊， 任何人都可以可以偽造， 所以我得想點兒辦法， 讓別人偽造不了。

那就對數(shù)據(jù)做一個簽名吧， 比如說我用HMAC-SHA256 算法，加上一個只有我才知道的密鑰， 對數(shù)據(jù)做一個簽名， 把這個簽名和數(shù)據(jù)一起作為token ， 由于密鑰別人不知道， 就無法偽造token了。

這個token 我不保存， 當(dāng)小F把這個token 給我發(fā)過來的時候，我再用同樣的HMAC-SHA256 算法和同樣的密鑰，對數(shù)據(jù)再計算一次簽名， 和token 中的簽名做個比較， 如果相同， 我就知道小F已經(jīng)登錄過了，并且可以直接取到小F的user id , 如果不相同， 數(shù)據(jù)部分肯定被人篡改過， 我就告訴發(fā)送者：對不起，沒有認(rèn)證。

Token 中的數(shù)據(jù)是明文保存的（雖然我會用Base64做下編碼， 但那不是加密）， 還是可以被別人看到的， 所以我不能在其中保存像密碼這樣的敏感信息。

當(dāng)然， 如果一個人的token 被別人偷走了， 那我也沒辦法， 我也會認(rèn)為小偷就是合法用戶， 這其實和一個人的session id 被別人偷走是一樣的。

這樣一來， 我就不保存session id 了， 我只是生成token , 然后驗證token ， 我用我的CPU計算時間獲取了我的session存儲空間 ！

解除了session id這個負(fù)擔(dān)， 可以說是無事一身輕， 我的機器集群現(xiàn)在可以輕松地做水平擴展， 用戶訪問量增大， 直接加機器就行。這種無狀態(tài)的感覺實在是太好了！

Cookie

cookie 是一個非常具體的東西，指的就是瀏覽器里面能永久存儲的一種數(shù)據(jù)，僅僅是瀏覽器實現(xiàn)的一種數(shù)據(jù)存儲功能。

cookie由服務(wù)器生成，發(fā)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(nèi)，下一次請求同一網(wǎng)站時會把該cookie發(fā)送給服務(wù)器。由于cookie是存在客戶端上的，所以瀏覽器加入了一些限制確保cookie不會被惡意使用，同時不會占據(jù)太多磁盤空間，所以每個域的cookie數(shù)量是有限的。

Session

session 從字面上講，就是會話。這個就類似于你和一個人交談，你怎么知道當(dāng)前和你交談的是張三而不是李四呢？對方肯定有某種特征（長相等）表明他就是張三。

session 也是類似的道理，服務(wù)器要知道當(dāng)前發(fā)請求給自己的是誰。為了做這種區(qū)分，服務(wù)器就要給每個客戶端分配不同的“身份標(biāo)識”，然后客戶端每次向服務(wù)器發(fā)請求的時候，都帶上這個“身份標(biāo)識”，服務(wù)器就知道這個請求來自于誰了。至于客戶端怎么保存這個“身份標(biāo)識”，可以有很多種方式，對于瀏覽器客戶端，大家都默認(rèn)采用 cookie 的方式。

服務(wù)器使用session把用戶的信息臨時保存在了服務(wù)器上，用戶離開網(wǎng)站后session會被銷毀。這種用戶信息存儲方式相對cookie來說更安全，可是session有一個缺陷：如果web服務(wù)器做了負(fù)載均衡，那么下一個操作請求到了另一臺服務(wù)器的時候session會丟失。

Token

在Web領(lǐng)域基于Token的身份驗證隨處可見。在大多數(shù)使用Web API的互聯(lián)網(wǎng)公司中，tokens 是多用戶下處理認(rèn)證的最佳方式。

以下幾點特性會讓你在程序中使用基于Token的身份驗證

無狀態(tài)、可擴展

支持移動設(shè)備

跨程序調(diào)用

安全

那些使用基于Token的身份驗證的大佬們

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

Token的起源

在介紹基于Token的身份驗證的原理與優(yōu)勢之前，不妨先看看之前的認(rèn)證都是怎么做的。

基于服務(wù)器的驗證

我們都是知道HTTP協(xié)議是無狀態(tài)的，這種無狀態(tài)意味著程序需要驗證每一次請求，從而辨別客戶端的身份。

在這之前，程序都是通過在服務(wù)端存儲的登錄信息來辨別請求的。這種方式一般都是通過存儲Session來完成。

隨著Web，應(yīng)用程序，已經(jīng)移動端的興起，這種驗證的方式逐漸暴露出了問題。尤其是在可擴展性方面。

基于服務(wù)器驗證方式暴露的一些問題

Seesion：每次認(rèn)證用戶發(fā)起請求時，服務(wù)器需要去創(chuàng)建一個記錄來存儲信息。當(dāng)越來越多的用戶發(fā)請求時，內(nèi)存的開銷也會不斷增加。

可擴展性：在服務(wù)端的內(nèi)存中使用Seesion存儲登錄信息，伴隨而來的是可擴展性問題。

CORS(跨域資源共享)：當(dāng)我們需要讓數(shù)據(jù)跨多臺移動設(shè)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抓取另一個域的資源，就可以會出現(xiàn)禁止請求的情況。

CSRF(跨站請求偽造)：用戶在訪問銀行網(wǎng)站時，他們很容易受到跨站請求偽造的攻擊，并且能夠被利用其訪問其他的網(wǎng)站。

在這些問題中，可擴展性是最突出的。因此我們有必要去尋求一種更有行之有效的方法。

基于Token的驗證原理

基于Token的身份驗證是無狀態(tài)的，我們不將用戶信息存在服務(wù)器或Session中。

這種概念解決了在服務(wù)端存儲信息時的許多問題

NoSession意味著你的程序可以根據(jù)需要去增減機器，而不用去擔(dān)心用戶是否登錄。

基于Token的身份驗證的過程如下:

用戶通過用戶名和密碼發(fā)送請求。

程序驗證。

程序返回一個簽名的token 給客戶端。

客戶端儲存token,并且每次用于每次發(fā)送請求。

服務(wù)端驗證token并返回數(shù)據(jù)。

每一次請求都需要token。token應(yīng)該在HTTP的頭部發(fā)送從而保證了Http請求無狀態(tài)。我們同樣通過設(shè)置服務(wù)器屬性Access-Control-Allow-Origin:* ，讓服務(wù)器能接受到來自所有域的請求。

需要主要的是，在ACAO頭部標(biāo)明(designating)*時，不得帶有像HTTP認(rèn)證，客戶端SSL證書和cookies的證書。

實現(xiàn)思路：

用戶登錄校驗，校驗成功后就返回Token給客戶端。

客戶端收到數(shù)據(jù)后保存在客戶端

客戶端每次訪問API時攜帶Token到服務(wù)器端。

服務(wù)器端采用filter過濾器校驗。校驗成功則返回請求數(shù)據(jù)，校驗失敗則返回錯誤碼

當(dāng)我們在程序中認(rèn)證了信息并取得token之后，我們便能通過這個Token做許多的事情。

我們甚至能基于創(chuàng)建一個基于權(quán)限的token傳給第三方應(yīng)用程序，這些第三方程序能夠獲取到我們的數(shù)據(jù)（當(dāng)然只有在我們允許的特定的token）

Tokens的優(yōu)勢

無狀態(tài)、可擴展

在客戶端存儲的Tokens是無狀態(tài)的，并且能夠被擴展?；谶@種無狀態(tài)和不存儲Session信息，負(fù)載負(fù)載均衡器能夠?qū)⒂脩粜畔囊粋€服務(wù)傳到其他服務(wù)器上。

如果我們將已驗證的用戶的信息保存在Session中，則每次請求都需要用戶向已驗證的服務(wù)器發(fā)送驗證信息(稱為Session親和性)。用戶量大時，可能會造成一些擁堵。

但是不要著急。使用tokens之后這些問題都迎刃而解，因為tokens自己hold住了用戶的驗證信息。

安全性

請求中發(fā)送token而不再是發(fā)送cookie能夠防止CSRF(跨站請求偽造)。即使在客戶端使用cookie存儲token，cookie也僅僅是一個存儲機制而不是用于認(rèn)證。不將信息存儲在Session中，讓我們少了對session操作。

token是有時效的，一段時間之后用戶需要重新驗證。我們也不一定需要等到token自動失效，token有撤回的操作，通過token revocataion可以使一個特定的token或是一組有相同認(rèn)證的token無效。

可擴展性

Tokens能夠創(chuàng)建與其它程序共享權(quán)限的程序。例如，能將一個隨便的社交帳號和自己的大號(Fackbook或是Twitter)聯(lián)系起來。當(dāng)通過服務(wù)登錄Twitter(我們將這個過程Buffer)時，我們可以將這些Buffer附到Twitter的數(shù)據(jù)流上(we are allowing Buffer to post to our Twitter stream)。

使用tokens時，可以提供可選的權(quán)限給第三方應(yīng)用程序。當(dāng)用戶想讓另一個應(yīng)用程序訪問它們的數(shù)據(jù)，我們可以通過建立自己的API，得出特殊權(quán)限的tokens。

多平臺跨域

我們提前先來談?wù)撘幌翪ORS(跨域資源共享)，對應(yīng)用程序和服務(wù)進行擴展的時候，需要介入各種各種的設(shè)備和應(yīng)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.

只要用戶有一個通過了驗證的token，數(shù)據(jù)和資源就能夠在任何域上被請求到。

Access-Control-Allow-Origin: *

基于標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)建token的時候，你可以設(shè)定一些選項。我們在后續(xù)的文章中會進行更加詳盡的描述，但是標(biāo)準(zhǔn)的用法會在JSON Web Tokens體現(xiàn)。

最近的程序和文檔是供給JSON Web Tokens的。它支持眾多的語言。這意味在未來的使用中你可以真正的轉(zhuǎn)換你的認(rèn)證機制