Cookie、Session和Token

发展史

前言

1、很久很久以前,Web 基本上就是文档的浏览而已, 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,  尤其是我不用记住是谁刚刚发了HTTP请求,   每个请求对我来说都是全新的。这段时间很嗨皮

Web诞生之初,功能比较单一:允许Internet上任意一个用户都可以从许多文档服务计算机的数据库中搜索和获取文档。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, 即请求加响应,服务器不用记住是谁刚刚发了HTTP请求, 每个请求对服务器来说都是全新的。

2、但是随着交互式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,  也就是说我必须把每个人区分开,这就是一个不小的挑战,因为HTTP请求是无状态的,所以想出的办法就是给大家发一个会话标识(session id), 说白了就是一个随机的字串,每个人收到的都不一样,  每次大家向我发起HTTP请求的时候,把这个字符串给一并捎过来, 这样我就能区分开谁是谁了

随着交互式Web应用的兴起,网站有了登录的需求,如在线购物网站,社交网站等等。这就面临一个问题,服务器必须记住哪些人登录了系统, 哪些人往自己的购物车中添加了商品, 也就是说服务器要识别每个用户。

3、这样大家很嗨皮了,可是服务器就不嗨皮了,每个人只需要保存自己的session id,而服务器要保存所有人的session id !  如果访问服务器多了, 就得由成千上万,甚至几十万个。

因为HTTP请求是无状态的,所以想出的办法就是给大家发一个会话标识(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。 当用户向服务器发起HTTP请求的时候,带上这个字符串, 这样服务器就能识别不同的用户了。

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, 比如说我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啊。

所以就有了Session的引入,即服务端和客户端都保存一段文本,客户端每次发起请求都带着,这样服务器就知道客户端是否发起过请求。

有时候会采用一点小伎俩: session sticky , 就是让小F的请求一直粘连在机器A上, 但是这也不管用, 要是机器A挂掉了, 还得转到机器B去。

这样,就导致客户端频繁向服务端发出请求数据,服务端频繁的去数据库查询用户名和密码并进行对比,判断用户名和密码正确与否。而Session的存储是需要空间的,频繁的查询数据库给服务器造成很大的压力。

金沙官网线上,那只好做session 的复制了, 把session id  在两个机器之间搬来搬去, 快累死了。

随着Web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。

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基于服务器验证方式暴露的一些问题

后来有个叫Memcached的支了招: 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,  所有人都得重新登录一遍, 估计得被人骂死。

1.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。

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2.可扩展性:在服务端的内存中使用Seesion存储登录信息,伴随而来的是可扩展性问题。

也尝试把这个单点的机器也搞出集群,增加可靠性, 但不管如何, 这小小的session 对我来说是一个沉重的负担

3.CORS: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,就可以会出现禁止请求的情况。

 

4.CSRF: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。

4 于是有人就一直在思考, 我为什么要保存这可恶的session呢, 只让每个客户端去保存该多好?

于是有人就一直在思考, 服务器为什么要保存这些信息呢, 只让每个客户端去保存该多好?

 

在这种情况下,Token应用而生。

可是如果不保存这些session id ,  怎么验证客户端发给我的session id 的确是我生成的呢?  如果不去验证,我们都不知道他们是不是合法登录的用户, 那些不怀好意的家伙们就可以伪造session id , 为所欲为了。

Token是服务端生成的一串字符串,以作客户端进行请求的一个令牌。当客户端第一次访问服务端,服务端会根据传过来的唯一标识userId,运用一些算法,并加上密钥,生成一个Token,然后通过BASE64编码一下之后将这个Token返回给客户端,客户端将Token保存起来(可以通过数据库或文件形式保存本地)。下次请求时,客户端只需要带上Token,服务器收到请求后,会用相同的算法和密钥去验证Token。

 

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嗯,对了,关键点就是验证 !

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Cookie

比如说, 小F已经登录了系统, 我给他发一个令牌(token), 里边包含了小F的 user id, 下一次小F 再次通过Http 请求访问我的时候, 把这个token 通过Http header 带过来不就可以了。

cookie 是一个非常具体的东西,指的就是浏览器里面能永久存储的一种数据,仅仅是浏览器实现的一种数据存储功能。

 

cookie由服务器生成,发送给浏览器,浏览器把cookie以kv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。

不过这和session id没有本质区别啊, 任何人都可以可以伪造,  所以我得想点儿办法, 让别人伪造不了。

Cookie是客户端保存用户信息的一种机制,用来记录用户的一些信息,也是实现Session的一种方式。Cookie存储的数据量有限,且都是保存在客户端浏览器中。不同的浏览器有不同的存储大小,但一般不超过4KB。因此使用Cookie实际上只能存储一小段的文本信息。

 

例如:登录网站,今输入用户名密码登录了,第二天再打开很多情况下就直接打开了。这个时候用到的一个机制就是Cookie。Session

那就对数据做一个签名吧, 比如说我用HMAC-SHA256 算法,加上一个只有我才知道的密钥,  对数据做一个签名, 把这个签名和数据一起作为token ,   由于密钥别人不知道, 就无法伪造token了。

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表明他就是张三。

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Session是另一种记录客户状态的机制,它是在服务端保存的一个数据结构(主要存储的的SessionID和Session内容,同时也包含了很多自定义的内容如:用户基础信息、权限信息、用户机构信息、固定变量等),这个数据可以保存在集群、数据库、文件中,用于跟踪用户的状态。

这个token 我不保存,  当小F把这个token 给我发过来的时候,我再用同样的HMAC-SHA256 算法和同样的密钥,对数据再计算一次签名, 和token 中的签名做个比较, 如果相同, 我就知道小F已经登录过了,并且可以直接取到小F的user id ,  如果不相同, 数据部分肯定被人篡改过, 我就告诉发送者: 对不起,没有认证。

客户端浏览器访问服务器的时候,服务器把客户端信息以某种形式记录在服务器上。这就是Session。客户端浏览器再次访问时只需要从该Session中查找该客户的状态就可以了。

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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,大家都默认采用 cookie 的方式。

Token 中的数据是明文保存的(虽然我会用Base64做下编码, 但那不是加密), 还是可以被别人看到的, 所以我不能在其中保存像密码这样的敏感信息。

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。

 

用户第一次登录后,浏览器会将用户信息发送给服务器,服务器会为该用户创建一个SessionId,并在响应内容中将该SessionId一并返回给浏览器,浏览器将这些数据保存在本地。当用户再次发送请求时,浏览器会自动的把上次请求存储的Cookie数据自动的携带给服务器。

当然, 如果一个人的token 被别人偷走了, 那我也没办法, 我也会认为小偷就是合法用户, 这其实和一个人的session id 被别人偷走是一样的。

服务器接收到请求信息后,会通过浏览器请求的数据中的SessionId判断当前是哪个用户,然后根据SessionId在Session库中获取用户的Session数据返回给浏览器。

 

例如:购物车,添加了商品之后客户端处可以知道添加了哪些商品,而服务器端如何判别呢,所以也需要存储一些信息就用到了Session。

这样一来, 我就不保存session id 了, 我只是生成token , 然后验证token ,  我用我的CPU计算时间获取了我的session 存储空间 !

Cookie和Session比较

 

如果说Cookie机制是通过检查客户身上的“通行证”来确定客户身份的话,那么Session机制就是通过检查服务器上的“客户明细表”来确认客户身份。Session相当于程序在服务器上建立的一份客户档案,客户来访的时候只需要查询客户档案表就可以了。

解除了session id这个负担,  可以说是无事一身轻, 我的机器集群现在可以轻松地做水平扩展, 用户访问量增大, 直接加机器就行。   这种无状态的感觉实在是太好了!

Session生成后,只要用户继续访问,服务器就会更新Session的最后访问时间,并维护该Session。为防止内存溢出,服务器会把长时间内没有活跃的Session从内存删除。这个时间就是Session的超时时间。如果超过了超时时间没访问过服务器,Session就自动失效了。Token

cookie

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,tokens 是多用户下处理认证的最佳方式。

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