摘要: Token 是在服務(wù)端產(chǎn)生的裆馒。如果前端使用用戶名/密碼向服務(wù)端請求認(rèn)證姊氓，服務(wù)端認(rèn)證成功，那么在服務(wù)端會(huì)返回 Token 給前端喷好。前端可以在每次請求的時(shí)候帶上 Token 證明自己的合法地位
不久前翔横，我在在前后端分離實(shí)踐中提到了基于 Token 的認(rèn)證，現(xiàn)在我們稍稍深入一些绒窑。
通常情況下棕孙，我們在討論某個(gè)技術(shù)的時(shí)候，都是從問題開始些膨。那么第一個(gè)問題：
為什么要用 Token？
而要回答這個(gè)問題很簡單——因?yàn)樗芙鉀Q問題钦铺！
可以解決哪些問題呢订雾？
Token 完全由應(yīng)用管理，所以它可以避開同源策略
Token 可以避免 CSRF 攻擊(http://dwz.cn/7joLzx)
Token 可以是無狀態(tài)的矛洞，可以在多個(gè)服務(wù)間共享
Token 是在服務(wù)端產(chǎn)生的洼哎。如果前端使用用戶名/密碼向服務(wù)端請求認(rèn)證，服務(wù)端認(rèn)證成功沼本，那么在服務(wù)端會(huì)返回 Token 給前端噩峦。前端可以在每次請求的時(shí)候帶上 Token 證明自己的合法地位。如果這個(gè) Token 在服務(wù)端持久化（比如存入數(shù)據(jù)庫）抽兆，那它就是一個(gè)永久的身份令牌识补。
于是，又一個(gè)問題產(chǎn)生了：需要為 Token 設(shè)置有效期嗎辫红？
需要設(shè)置有效期嗎凭涂？
對(duì)于這個(gè)問題，我們不妨先看兩個(gè)例子贴妻。一個(gè)例子是登錄密碼切油，一般要求定期改變密碼，以防止泄漏名惩，所以密碼是有有效期的澎胡；另一個(gè)例子是安全證書。SSL 安全證書都有有效期娩鹉，目的是為了解決吊銷的問題攻谁，對(duì)于這個(gè)問題的詳細(xì)情況，來看看知乎的回答(http://dwz.cn/7joMhq)底循。所以無論是從安全的角度考慮巢株，還是從吊銷的角度考慮，Token 都需要設(shè)有效期熙涤。
那么有效期多長合適呢阁苞？
只能說困檩，根據(jù)系統(tǒng)的安全需要，盡可能的短那槽，但也不能短得離譜——想像一下手機(jī)的自動(dòng)熄屏?xí)r間悼沿，如果設(shè)置為 10 秒鐘無操作自動(dòng)熄屏，再次點(diǎn)亮需要輸入密碼骚灸，會(huì)不會(huì)瘋糟趾？如果你覺得不會(huì)，那就親自試一試甚牲，設(shè)置成可以設(shè)置的最短時(shí)間义郑，堅(jiān)持一周就好（不排除有人適應(yīng)這個(gè)時(shí)間，畢竟手機(jī)廠商也是有用戶體驗(yàn)研究的）丈钙。
然后新問題產(chǎn)生了非驮，如果用戶在正常操作的過程中，Token 過期失效了雏赦，要求用戶重新登錄……用戶體驗(yàn)豈不是很糟糕劫笙？
為了解決在操作過程不能讓用戶感到 Token 失效這個(gè)問題，有一種方案是在服務(wù)器端保存 Token 狀態(tài)星岗，用戶每次操作都會(huì)自動(dòng)刷新（推遲） Token 的過期時(shí)間——Session 就是采用這種策略來保持用戶登錄狀態(tài)的填大。然而仍然存在這樣一個(gè)問題，在前后端分離俏橘、單頁 App 這些情況下允华，每秒種可能發(fā)起很多次請求，每次都去刷新過期時(shí)間會(huì)產(chǎn)生非常大的代價(jià)敷矫。如果 Token 的過期時(shí)間被持久化到數(shù)據(jù)庫或文件例获，代價(jià)就更大了。所以通常為了提升效率曹仗，減少消耗榨汤，會(huì)把 Token 的過期時(shí)保存在緩存或者內(nèi)存中。
還有另一種方案怎茫，使用 Refresh Token收壕，它可以避免頻繁的讀寫操作。這種方案中轨蛤，服務(wù)端不需要刷新 Token 的過期時(shí)間蜜宪，一旦 Token 過期，就反饋給前端祥山，前端使用 Refresh Token 申請一個(gè)全新 Token 繼續(xù)使用圃验。這種方案中，服務(wù)端只需要在客戶端請求更新 Token 的時(shí)候?qū)?Refresh Token 的有效性進(jìn)行一次檢查缝呕，大大減少了更新有效期的操作澳窑，也就避免了頻繁讀寫斧散。當(dāng)然 Refresh Token 也是有有效期的，但是這個(gè)有效期就可以長一點(diǎn)了摊聋，比如鸡捐，以天為單位的時(shí)間。
時(shí)序圖表示
使用 Token 和 Refresh Token 的時(shí)序圖如下：
1）登錄
2）業(yè)務(wù)請求
3）Token 過期麻裁，刷新 Token
上面的時(shí)序圖中并未提到 Refresh Token 過期怎么辦箍镜。不過很顯然，Refresh Token 既然已經(jīng)過期煎源，就該要求用戶重新登錄了色迂。
當(dāng)然還可以把這個(gè)機(jī)制設(shè)計(jì)得更復(fù)雜一些，比如手销，Refresh Token 每次使用的時(shí)候脚草，都更新它的過期時(shí)間，直到與它的創(chuàng)建時(shí)間相比原献，已經(jīng)超過了非常長的一段時(shí)間（比如三個(gè)月），這等于是在相當(dāng)長一段時(shí)間內(nèi)允許 Refresh Token 自動(dòng)續(xù)期埂淮。
到目前為止姑隅，Token 都是有狀態(tài)的，即在服務(wù)端需要保存并記錄相關(guān)屬性倔撞。那說好的無狀態(tài)呢讲仰，怎么實(shí)現(xiàn)？
無狀態(tài) Token
如果我們把所有狀態(tài)信息都附加在 Token 上痪蝇，服務(wù)器就可以不保存鄙陡。但是服務(wù)端仍然需要認(rèn)證 Token 有效。不過只要服務(wù)端能確認(rèn)是自己簽發(fā)的 Token躏啰，而且其信息未被改動(dòng)過趁矾，那就可以認(rèn)為 Token 有效——“簽名”可以作此保證。平時(shí)常說的簽名都存在一方簽發(fā)给僵，另一方驗(yàn)證的情況毫捣，所以要使用非對(duì)稱加密算法。但是在這里帝际，簽發(fā)和驗(yàn)證都是同一方蔓同，所以對(duì)稱加密算法就能達(dá)到要求，而對(duì)稱算法比非對(duì)稱算法要快得多（可達(dá)數(shù)十倍差距）蹲诀。
更進(jìn)一步思考斑粱，對(duì)稱加密算法除了加密，還帶有還原加密內(nèi)容的功能脯爪，而這一功能在對(duì) Token 簽名時(shí)并無必要——既然不需要解密则北，摘要（散列）算法就會(huì)更快矿微。可以指定密碼的散列算法咒锻，自然是 HMAC冷冗。
上面說了這么多，還需要自己去實(shí)現(xiàn)嗎惑艇？不用蒿辙！JWT 已經(jīng)定義了詳細(xì)的規(guī)范，而且有各種語言的若干實(shí)現(xiàn)滨巴。
不過在使用無狀態(tài) Token 的時(shí)候在服務(wù)端會(huì)有一些變化思灌，服務(wù)端雖然不保存有效的 Token 了，卻需要保存未到期卻已注銷的 Token恭取。如果一個(gè) Token 未到期就被用戶主動(dòng)注銷泰偿，那么服務(wù)器需要保存這個(gè)被注銷的 Token，以便下次收到使用這個(gè)仍在有效期內(nèi)的 Token 時(shí)判其無效蜈垮。有沒有感到一點(diǎn)沮喪耗跛？
在前端可控的情況下（比如前端和服務(wù)端在同一個(gè)項(xiàng)目組內(nèi)），可以協(xié)商：前端一但注銷成功攒发，就丟掉本地保存（比如保存在內(nèi)存调塌、LocalStorage 等）的 Token 和 Refresh Token』菰常基于這樣的約定羔砾，服務(wù)器就可以假設(shè)收到的 Token 一定是沒注銷的（因?yàn)樽N之后前端就不會(huì)再使用了）。
如果前端不可控的情況偶妖，仍然可以進(jìn)行上面的假設(shè)姜凄，但是這種情況下，需要盡量縮短 Token 的有效期趾访，而且必須在用戶主動(dòng)注銷的情況下讓 Refresh Token 無效态秧。這個(gè)操作存在一定的安全漏洞，因?yàn)橛脩魰?huì)認(rèn)為已經(jīng)注銷了腹缩，實(shí)際上在較短的一段時(shí)間內(nèi)并沒有注銷屿聋。如果應(yīng)用設(shè)計(jì)中，這點(diǎn)漏洞并不會(huì)造成什么損失藏鹊，那采用這種策略就是可行的润讥。
在使用無狀態(tài) Token 的時(shí)候，有兩點(diǎn)需要注意：
Refresh Token 有效時(shí)間較長盘寡，所以它應(yīng)該在服務(wù)器端有狀態(tài)楚殿，以增強(qiáng)安全性，確保用戶注銷時(shí)可控
應(yīng)該考慮使用二次認(rèn)證來增強(qiáng)敏感操作的安全性
到此，關(guān)于 Token 的話題似乎差不多了——然而并沒有脆粥，上面說的只是認(rèn)證服務(wù)和業(yè)務(wù)服務(wù)集成在一起的情況砌溺，如果是分離的情況呢？
分離認(rèn)證服務(wù)
當(dāng) Token 無狀態(tài)之后变隔，單點(diǎn)登錄就變得容易了规伐。前端拿到一個(gè)有效的 Token，它就可以在任何同一體系的服務(wù)上認(rèn)證通過——只要它們使用同樣的密鑰和算法來認(rèn)證 Token 的有效性匣缘。就樣這樣：
當(dāng)然猖闪，如果 Token 過期了，前端仍然需要去認(rèn)證服務(wù)更新 Token：
可見肌厨，雖然認(rèn)證和業(yè)務(wù)分離了培慌，實(shí)際即并沒產(chǎn)生多大的差異。當(dāng)然柑爸，這是建立在認(rèn)證服務(wù)器信任業(yè)務(wù)服務(wù)器的前提下吵护，因?yàn)檎J(rèn)證服務(wù)器產(chǎn)生 Token 的密鑰和業(yè)務(wù)服務(wù)器認(rèn)證 Token 的密鑰和算法相同。換句話說表鳍，業(yè)務(wù)服務(wù)器同樣可以創(chuàng)建有效的 Token馅而。
如果業(yè)務(wù)服務(wù)器不能被信任，該怎么辦譬圣？
不受信的業(yè)務(wù)服務(wù)器
遇到不受信的業(yè)務(wù)服務(wù)器時(shí)用爪，很容易想到的辦法是使用不同的密鑰。認(rèn)證服務(wù)器使用密鑰1簽發(fā)胁镐，業(yè)務(wù)服務(wù)器使用密鑰2驗(yàn)證——這是典型非對(duì)稱加密簽名的應(yīng)用場景。認(rèn)證服務(wù)器自己使用私鑰對(duì) Token 簽名诸衔，公開公鑰盯漂。信任這個(gè)認(rèn)證服務(wù)器的業(yè)務(wù)服務(wù)器保存公鑰，用于驗(yàn)證簽名笨农。幸好就缆，JWT 不僅可以使用 HMAC 簽名，也可以使用 RSA（一種非對(duì)稱加密算法）簽名谒亦。
不過竭宰，當(dāng)業(yè)務(wù)服務(wù)器已經(jīng)不受信任的時(shí)候，多個(gè)業(yè)務(wù)服務(wù)器之間使用相同的 Token 對(duì)用戶來說是不安全的份招。因?yàn)槿魏我粋€(gè)服務(wù)器拿到 Token 都可以仿冒用戶去另一個(gè)服務(wù)器處理業(yè)務(wù)……悲劇隨時(shí)可能發(fā)生切揭。
為了防止這種情況發(fā)生，就需要在認(rèn)證服務(wù)器產(chǎn)生 Token 的時(shí)候锁摔，把使用該 Token 的業(yè)務(wù)服務(wù)器的信息記錄在 Token 中廓旬，這樣當(dāng)另一個(gè)業(yè)務(wù)服務(wù)器拿到這個(gè) Token 的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)它并不是自己應(yīng)該驗(yàn)證的 Token谐腰，就可以直接拒絕孕豹。
現(xiàn)在涩盾，認(rèn)證服務(wù)器不信任業(yè)務(wù)服務(wù)器，業(yè)務(wù)服務(wù)器相互也不信任励背，但前端是信任這些服務(wù)器的——如果前端不信任春霍，就不會(huì)拿 Token 去請求驗(yàn)證。那么為什么會(huì)信任叶眉？可能是因?yàn)檫@些是同一家公司或者同一個(gè)項(xiàng)目中提供的若干服務(wù)構(gòu)成的服務(wù)體系址儒。
但是，前端信任不代表用戶信任竟闪。如果 Token 不沒有攜帶用戶隱私（比如姓名）离福，那么用戶不會(huì)關(guān)心信任問題。但如果 Token 含有用戶隱私的時(shí)候炼蛤，用戶得關(guān)心信任問題了妖爷。這時(shí)候認(rèn)證服務(wù)就不得不再啰嗦一些，當(dāng)用戶請求 Token 的時(shí)候理朋，問上一句絮识，你真的要授權(quán)給某某某業(yè)務(wù)服務(wù)嗎？而這個(gè)“某某某”嗽上，用戶怎么知道它是不是真的“某某某”呢次舌？用戶當(dāng)然不知道，甚至認(rèn)證服務(wù)也不知道兽愤，因?yàn)楣€已經(jīng)公開了彼念，任何一個(gè)業(yè)務(wù)都可以聲明自己是“某某某”。
為了得到用戶的信任浅萧，認(rèn)證服務(wù)就不得不幫助用戶來甄別業(yè)務(wù)服務(wù)逐沙。所以，認(rèn)證服器決定不公開公鑰洼畅，而是要求業(yè)務(wù)服務(wù)先申請注冊并通過審核吩案。只有通過審核的業(yè)務(wù)服務(wù)器才能得到認(rèn)證服務(wù)為它創(chuàng)建的，僅供它使用的公鑰帝簇。如果該業(yè)務(wù)服務(wù)泄漏公鑰帶來風(fēng)險(xiǎn)徘郭，由該業(yè)務(wù)服務(wù)自行承擔(dān)。現(xiàn)在認(rèn)證服務(wù)可以清楚的告訴用戶丧肴，“某某某”服務(wù)是什么了残揉。如果用戶還是不夠信任，認(rèn)證服務(wù)甚至可以問芋浮，某某某業(yè)務(wù)服務(wù)需要請求 A冲甘、B、C 三項(xiàng)個(gè)人數(shù)據(jù)，其中 A 是必須的江醇，不然它不工作濒憋，是否允許授權(quán)？如果你授權(quán)陶夜，我就把你授權(quán)的幾項(xiàng)數(shù)據(jù)加密放在 Token 中……
廢話了這么多凛驮，有沒有似曾相識(shí)……對(duì)了，這類似開放式 API 的認(rèn)證過程条辟。開發(fā)式 API 多采用 OAuth 認(rèn)證黔夭，而關(guān)于 OAuth 的探討資源非常豐富，這里就不深究了羽嫡。
