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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，就得由成千上萬，甚至幾十萬個。

這對服務(wù)器來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：

1. 無狀態(tài)、可擴展
2. 支持移動設(shè)備
3. 跨程序調(diào)用
4. 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

1. 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。

2. 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。

3. 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。

4. 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，可擴展行是最突出的。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:

1. 用戶通過用戶名和密碼發(fā)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,并且每次用于每次發(fā)送請求。
5. 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。

需要注意的是，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：

 

1. 用戶登錄校驗，校驗成功后就返回Token給客戶端。

2. 客戶端收到數(shù)據(jù)后保存在客戶端

3. 客戶端每次訪問API是攜帶Token到服務(wù)器端。

4. 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。基于這種無狀態(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(jìn)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。

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(jìn)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。