发展历程
第一阶段: 在一开始,Web 基本上就是文档浏览而已,既然是浏览,作为服务器,不需要记录谁在某一段时间里都浏览了什么文档,每次请求都是一个新的 HTTP 协议,就是请求加响应,尤其是不用记住是谁刚刚发了 HTTP 请求,每个请求都是全新的。 第二阶段: 随着交互式 Web 应用的兴起,像在线购物网站,需要登录的网站等等,马上就面临一个问题,那就是要管理会话,必须记住哪些人登录系统,哪些人往自己的购物车中放商品,也就是说服务端器须把每个用户区分开。 但这是一个不小的挑战,因为 HTTP 请求是无状态的,所以想出的办法就是给用户发一个会话标识(session id),说白了就是一个随机的字串,每个用户收到的都不一样,每次用户向服务器发起 HTTP 请求的时候,把这个字符串给一并捎过来,这样服务器就能区分开谁是谁了。 第三阶段: 虽然可以区分去用户身份了,但是这样服务器会面临一个问题,每个用户只需要保存自己的 session id,而服务器要保存所有人的 session id,如果访问人数多了,就得有成千上万,甚至几十万个数据需要保存。 这对服务器说是一个巨大的开销,严重的限制了服务器扩展能力,比如说用两个机器组成了一个集群,小 F 通过机器 A 登录了系统,那 session id 会保存在机器 A 上,假设小 F 的下一次请求被转发到机器 B 怎么办?机器 B 可没有小 F 的 session id。 有时候可以采用一点小伎俩,比如:session sticky,就是让小 F 的请求一直粘连在机器 A 上,但是这也不不是稳妥的方案,要是机器 A 挂掉了,还得转到机器 B 去。那只好做 session 的复制了,把 session id 在两个机器之间搬来搬去。 但是这种处理方式不太好,于是有的开发人员想到把 session id 集中存储到一个地方,所有的机器都来访问这个地方的数据,这样一来,就不用复制了,但是这样增加了单点失败的可能性,要是那个负责 session 的机器挂了,所有用户都得重新登录一遍。 单点失败问题怎么解决呢?也有对应的处理方式。可以尝试把单点的机器也搞个集群,增加可靠性,但不管如何,这一个小小的 session 对服务器来说是一个沉重的负担。 第四阶段: 这时开发人员就思考,服务器为什么要保存 session,只让客户端去保存该多好?但是如果不保存这些 session id ,怎么验证客户端发给服务端的 session id 的确是服务端生成的呢?如果不去验证,就无法确定是不是合法登录的用户,那 session id 就可以被随便伪造了。这里的关键点就是验证。比如说,小 F 已经登录了系统,服务端给他发了一个令牌(token),里边包含了小 F 的 userid,下一次小 F 再次通过 HTTP 请求访问服务端的时候,把这个 token 通过 HTTP header 带过来不就可以了。 不过这和 session id 还是没有本质区别,任何人都可以伪造,所以需要处理下,让别人伪造不了。 处理方式可以对数据做一个签名,比如说服务器用 HMAC-SHA256 算法,加上一个只有服务器才知道的秘钥,对数据做一个签名,把这个签名和数据一起作为 token,由于秘钥别人是不知道的,就无法伪造 token 了。 这个 token 服务端不需要保存,当小 F 把这个 token 发过来的时候,服务端再用同样的 HMAC-SHA256 算法和同样的秘钥,对数据再计算一次签名,和 token 中的签名做一个比较,如果相同,就知道小 F 已经登录过,并且可以取到小 F 的 user id。如果不相同,数据部分肯定被人篡改过。 但是 Token 中的数据是明文保存的(虽然也可以用 base64 编码等,但不是加密),还是可以被别人看到的,所以不能在其中保存像密码这样的敏感信息。 当然,如果一个用户的 token 被别人窃取了,那服务器也会认为窃取用户就是合法用户,这其实和一个用户的 session id 被别人窃取是一样的。 通过 token 的方式。服务端就不需要保存 session id 了,只是生成 token,然后验证 token,服务端用 cpu 计算时间获取了 session 的存储空间。 解除了 session id 这个负担,服务端机器集群就可以轻松的做水平扩展,户访问量增大,直接加机器就行。
Cookie
Cookie 由服务器生成,发送给浏览器,浏览器把 Cookie 以 key-value 形式保存到某个目录下的文本文件内,下一次请求同一网站时会把该 cookie 发送给服务器。由于 cookie 是存在客户端上的,所以浏览器加入了一些限制确保 cookie 不会被恶意使用,同时不会占据太多磁盘空间,所以每个域的 cookie 数量是有限的。
Session
session 从字面上讲,就是会话。这个就类似于你和一个人交谈,你怎么知道当前和你交谈的是张三而不是李四呢?对方肯定有某种特征(长相等)表明他就是张三。 session 也是类似的道理,服务器要知道当前发请求给自己的是谁。为了做这种区分,服务器就要给每个客户端分配不同的“身份标识”,然后客户端每次向服务器发请求的时候,都带上这个“身份标识”,服务器就知道这个请求来自于谁了。至于客户端怎么保存这个“身份标识”,可以有很多种方式,对于浏览器客户端,一般都默认采用 cookie 的方式。 服务器使用 session 把用户的信息临时保存在了服务器上,用户离开网站后 session 会被销毁。这种用户信息存储方式相对 cookie 来说更安全,可是 session 有一个缺陷:如果 web 服务器做了负载均衡,那么下一个操作请求到了另一台服务器的时候 session 会丢失。
Token
在 Web 领域基于 Token 的身份验证随处可见。在大多数使用 Web API 的互联网公司中,Token 是多用户下处理认证的最佳方式。
Token 的起源
基于服务器的验证: 我们都是知道 HTTP 协议是无状态的,这种无状态意味着程序需要验证每一次请求,从而辨别客户端的身份。在这之前,程序都是通过在服务端存储的登录信息来辦别请求的。这种方式一般都是通过存储 Session 来完成。 随着 Web,应用程序,移动端的兴起,这种验证的方式逐渐暴露出了问题。尤其是在可扩展性方面。 基于服务器验证方式暴露的一些问题:
- Seesion:每次认证用户发起请求时,服务器需要去创建一个记录来存储信息。 当越来越多的用户发请求时,内存的开销也会不断增加。
- 可扩展性:在服务端的内存中使用 Session 存储登录信息,伴随而来的是可扩展性问题。
- CORS(跨域资源共享):当我们需要让数据跨多台移动设备上使用时,跨域资源的共享会是一个让人头疼的问题。在使用 Ajax 抓取另一个域的资源,会出现禁止请求的情况。
- CSRF(跨站请求伪造):用户在访问银行网站时,他们很容易受到跨站请求伪造的攻击,并且能够被利用其访问其他的网站。
基于Token的验证原理: 基于 Token 的身份验证是无状态的,我们不将用户信息存在服务器或 Session 中。这种概念解决了在服务端存储信息时的许多问题。 NoSession 意味着你的程序可以根据需要去增减机器,而不用去担心用户是否登录。 基于Token的身份验证的过程如下: 1.用户通过用户名和密码发送请求 2.程序验证 3.程序返回一个签名的token给客户端 4.客户端储存token,并且每次用于每次发送请求 5.服务端验证token并返回数据 每一次请求都需要 token。token 应该在 HTTP 的头部发送从而保证了 HTTP 请求无状态。我们同样通过设置服务器属性Access-Control-Allow-Origin:*,让服务器能接受到来自所有域的请求。
Token 的优势
- 无状态、可扩展:在客户端存储的 Tokens 是无状态的,并且能够被扩展。基于这种无状态和不存储 Session 信息,负载负载均衡器能够将用户信息从一个服务传到其他服务器上。如果我们将已验证的用户的信息保存在 Session 中,则每次请求都需要用户向已验证的服务器发送验证信息(称为 Session 亲和性)。用户量大时,可能会造成一些拥堵。
- 安全性:请求中发送 token 而不再是发送 cookie 能够防止 CSRF(跨站请求伪造)。即使在客户端使用 cookie 存储 token, cookie 也仅仅是一个存储机制而不是用于认证。不将信息存储在 Session 中,让我们少了对 session 操作。token 是有时效的,一段时间之后用户需要重新验证。我们也不一定需要等到 token 自动失效,token 有撤回的操作,通过 token revocataion 可以使一个特定的 token 或是一组有相同认证的 token 无效。
- 可扩展性:Tokens 能够创建与其它程序共享权限的程序。例如,能将一个随便的社交帐号和自己的大号(Fackbook 或是 Twitter)联系起来。当通过服务登录 Twitter( 我们将这个过程称之为 Buffer)时,我们可以将这些 Buffer 附到 Twitter。使用 token 时,可以提供可选的权限给第三方应用程序。当用户想让另一个应用程序访问它们的数据,我们可以通过建立自己的 API,得出特殊权限的 token。
- 多平台跨域:CORS(跨域资源共享),对应用程序和服务进行扩展的时候,要介入各种各种的设备和应用程序。只要用户有一个通过了验证的 token,数据和资源就能够在任何域上被请求到。 Access-Control-Allow-Origin:*