詳細了解 Cookie Session Token

2021-10-05 09:55:44 字數 4805 閱讀 6625

很久很久以前,web基本上就是文件的瀏覽而已,既然是瀏覽,作為伺服器、不需要記錄誰在某一段時間裡都瀏覽了什麼文件。

每次請求都是乙個新的http協議,就是請求加響應,尤其不用記住是誰則剛發了http請求,每個請求相對來說都是全新的。

也就是說必須把每個人區分開,這是乙個不小的挑戰,因為http請求是無狀態的,所以想出的辦法就是給大家發乙個會話標識(session id)。

說白了就是乙個隨機的字串,每個人收到的都不一樣,每次大家發起http請求的時候,把這個字串給一併捎過來,這樣就能區分開誰是誰了。

這樣大家很高興了,可是伺服器就不高興了,每個人只需要儲存自己的session id,而伺服器則要儲存所有人的session id。如果訪問伺服器多了,就得有成千上萬,甚至幾十萬或上百萬個。這對伺服器來說是乙個巨大的開銷,嚴重限制了伺服器擴充套件能力。

比如用2個機器組成了乙個集群,小明通過機器a登入了系統,那麼sessionid會儲存在機器a上,假設小明的下一次請求被**到機器b怎麼辦?機器b沒有小明的session id。

這時候會採用一點小伎倆:session sticky,就是讓小明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,請求還得轉到機器b上去。

那只好做session 的複製了,把session id在2個機器之間來搬去,非常累。

後來有個叫mencached的支了招:把session id集中儲存到乙個地方,所有的機器都來訪問這個地方的session資料。

這樣一來,就不用複製了,但是增加了單點失敗的可能性,要是那個負責session的機器掛了,所有人都得重新登入一遍,估計得被網路噴子「照顧」一番。

後來嘗試把這個單點的機器也集群,增加可靠性,但不管如何,這小小的session還是乙個沉重的負擔。

於是有人提出,為什麼要儲存這個可惡的session,只讓每個客戶端去儲存該多好。可是如果不儲存這些sessionid,怎麼驗證客戶端發出的session id的確是正確生成的呢?

如果不去驗證,都不知道他們是不是合法登入的使用者,哪些不懷好意的傢伙們就可以偽造session id為所欲為了。

關鍵點就是驗證。比如說,小明已經登入了系統,給他發了乙個令牌(token),這裡邊包含了小明的user id,下一次小明再次通過http請求訪問的時候,把這個token通過http header帶過來不就可以了。不過這和session id沒有本質區別,任何人都可以偽造,所以得想辦法,讓別人偽造不了。

那就對資料做乙個簽名(加密)吧,比如說用hmac-sha256真法,加上乙個只有我才知道的金鑰,對資料做乙個簽名,把這個簽名和資料一起作為token,由於金鑰別人不知道,就無法偽造token 了。

這個token不儲存,當小明把這個token發過來的時候,再用同樣的hmac-sha256演算法和同樣的金鑰,對資料再計算一次簽名,和token中的簽名做個比較,如果相同,就知道小明已經登入過了,並且可以直接取到小明的user id,如果不相同,資料部分肯定被人篡改過,就告訴傳送者:對不起,沒有您認證。

token中的資料是明文儲存的(雖然會用base64做下編碼,但那不是加密),還是可以被別人看到的,所以不能在其中儲存像密碼這樣的敏感資訊。

當然,如果乙個人的token被別人偷走了,那也沒辦法,也會認為小偷就是合法使用者,這其實和乙個人的session id被人偷走是一樣的。這樣一來,就不用儲存session id了,只是生成token,然後驗證token,用cpu計算時間獲取了我的session 儲空間。解除了session d這個負擔,可以說是無事一身輕,機器集群現在可以輕鬆地做水平擴充套件,使用者訪問量增大,直接加機器就行。這種無狀態的感覺實在是太好了。

cookie是乙個非常具體的東西,指的就是瀏覽器裡面能永久儲存的一種資料,僅僅是瀏覽器實現的一種資料儲存功能。cookie是由伺服器生成,傳送給瀏覽器,瀏覽器把cookie以key-value形式儲存到某個目錄下的文字檔案內,下一次請求同一**時會把該cookie傳送給伺服器。

由於cookie是存在客戶端上的,所以瀏覽器加入一些限制,確保cookie 不會被惡療使用,同時不會佔據太多磁碟空間。所以每個域的cookie數量是有限的。

session從字面上講,就是會話。這個就類似於正在和乙個人交談,怎麼知道當前和你交談的是張三而不是李四呢?對方肯定有某種特徵表明他就是張三。

session也是類似的道理,伺服器要知道當前發請求給自己的是誰。

為了做這種區分,伺服器就要給每個客戶端分配不同的身份標識,然後客戶端每次向伺服器發請求的時候,都帶上這個身份標識,伺服器就知道這個請求來自於誰了。

至於客戶端怎麼儲存這個「身份標識",可以有很多種方式,對於瀏覽器客戶端,大家都預設採用cookie的方式。

伺服器使用session 把使用者的資訊臨時儲存在了伺服器上,使用者離開**後session會被銷毀。

在web領域基於token的身份驗證隨處可見。在大多數使用web api的網際網路公司中,token是多使用者下處理認證的最佳方式。

以下特性會在程式中使用基於token的身份驗證:

1、無狀態、可擴充套件

2、支援移動裝置

3、跨程式呼叫

4、安全

大部分的api和web應用部使用token。例如facebook,twiter,google+,github等

在介紹基於token的身份驗證的原理與優勢之前,不妨先看看之前的認證都是怎麼做的。

http協議是無狀態的,這種無狀態意味著程式需要驗證每一次請求,從而辨別客戶端的身份。

在這之前,程式都是通過在服務端儲存的登入資訊來辨別i求的。這種方式一般都是通過儲存session來完成。隨著we應用程式移動端的興起,這種驗證的方式逐漸暴露出了問題,尤其是在可擴充套件性方面。

基於伺服器驗證方式暴露的一些問題:

1、seesion;每次認證使用者發起請求時,伺服器需要去建立乙個記錄來儲存資訊。當越來越多的使用者發請求時,記憶體的開銷也會不斷增加。

2、可擴充套件性:在服務端的記憶體中使用seesion 儲存登入資訊,伴隨而來的是可擴充套件性問題。

3、跨域資源共享(cors):當需要讓資料跨多合移動裝置使用時,跨域驚源的共享會是乙個讓人頭疼的問題,在使用ajax抓取另乙個域的資源,就可能會出現禁止請求的情況。

4、跨站請求偽造(srf):使用者在訪問銀行**時,很容易受到跨站請求偽造的攻擊,並且容易被利用訪回其他的**。

在這些問題中,可擴充套件性是最突出的,因此有必要去尋求種更有行之有效的方法。

基於token的身份驗證是無狀態的,不將使用者資訊存在伺服器或session中,這種概念解決了在服務端儲存資訊時的許多問題。

nossession意味著程式可以根據需要去增減機器,而不用擔心使用者是否登入。

基於token的身份驗證的過程如下:

1、使用者通過使用者名稱和密碼傳送請求

2、程式驗證

3、程式返回乙個簽名的token給客戶端

4、客戶端儲存token,並且每次用於每次傳送請求

5、服務端驗itoken並返回資料

每一次請求都需要token。token應該在http的頭部傳送從而保證了http請求無狀態。

通過設定伺服器屬性 access-control-allow-origin:*, 讓伺服器能接受到來自所有城的請求。、

需要注意的是,在acao頭部標明(designating)*時,不得帶有像http認證,客戶端ssl證書和cookie的證書。

實現思路:

1、使用者登入校驗,校驗成功後就返回token給客戶端

2、客戶端收到資料後儲存在客戶端

3、客戶端每次訪問api是攜帶token到伺服器端

4、伺服器端採用filter過濾器校驗。校驗成功則返回請求資料,校驗失敗則返回錯誤碼。

當在程式中認證了資訊並取得token之後,便能通過這個token做許多的事情。

甚至能建立乙個基於許可權的token傳給第三方應用程式,這些第三方程式能夠獲取到我們的資料(當然只有在我們允許的特定的token下)。

在客戶端儲存的tokens是無狀態的,並且能夠被擴充套件。基於這種無狀態和不儲存session資訊,負載均衡器能夠將使用者資訊從乙個伺服器傳到其他伺服器上。

如果將已驗證的使用者資訊儲存在session,則每次請求都需要使用者向已驗證的伺服器傳送驗證資訊。

但是不要著急。使用token之後這些問題都會迎刃而解,因為tokens 自己hold住了使用者的驗證資訊。

請求中傳送token而不再是傳送cookie能夠防止跨站請求偽造(csrf).

即使在客戶端使用cookie儲存token。cookie也僅是乙個儲存機制而不是用於認證。不怒急昂資訊儲存在session中,讓我們少了對session的操作。

token 是有時效的,一段時間後使用者需要重新驗證。我們也不一定需要等到token自動失效,token有撤回操作,通過ken revocation 可以使乙個特定的token或是一組形同的認證的token無效。

token 能夠建立與其他程式共享許可權的程式。例如,能將乙個隨便的社交帳號和自己的fackbook或twitter 系起來。

當通過服務登入twitter (我們將這個過程稱作buffer)時,可以將這些buffer附到twitter 資料流上。

使用token時,可以提供可選的許可權給第三方應用程式。當使用者想讓另乙個應用程式訪問它們的資料,可以通過建自己的api,產生特殊許可權的tokens.。

再來談論一下跨域資源共享(cors),對應用程式和服進行擴充套件的時候,需要介入各種各種的裝置和應用程式。

只要使用者有乙個通過了驗證的token,資料和資源就能在任何域上被請求到。

本文出自 《計算機與網路》 2019. 22期 「詳細了解 cookie session token」

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