發(fā)展史

1、很久很久以前泣特，Web 基本上就是文檔的瀏覽而已挑随， 既然是瀏覽勒叠，作為服務(wù)器眯分， 不需要記錄誰在某一段時(shí)間里都瀏覽了什么文檔柒桑，每次請求都是一個(gè)新的HTTP協(xié)議， 就是請求加響應(yīng)飘诗， 尤其是我不用記住是誰剛剛發(fā)了HTTP請求界逛， 每個(gè)請求對我來說都是全新的。這段時(shí)間很嗨皮溉潭。

2少欺、但是隨著交互式Web應(yīng)用的興起，像在線購物網(wǎng)站畏陕，需要登錄的網(wǎng)站等等仿滔，馬上就面臨一個(gè)問題，那就是要管理會(huì)話仁讨，必須記住哪些人登錄系統(tǒng)实昨， 哪些人往自己的購物車中放商品， 也就是說我必須把每個(gè)人區(qū)分開荒给，這就是一個(gè)不小的挑戰(zhàn)，因?yàn)镠TTP請求是無狀態(tài)的曙咽，所以想出的辦法就是給大家發(fā)一個(gè)會(huì)話標(biāo)識(shí)(session id), 說白了就是一個(gè)隨機(jī)的字串挑辆，每個(gè)人收到的都不一樣孝情， 每次大家向我發(fā)起HTTP請求的時(shí)候箫荡，把這個(gè)字符串給一并捎過來渔隶， 這樣我就能區(qū)分開誰是誰了

3、這樣大家很嗨皮了绞灼，可是服務(wù)器就不嗨皮了呈野，每個(gè)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 商佛！如果訪問服務(wù)器多了姆打， 就得由成千上萬肠虽，甚至幾十萬個(gè)。

這對服務(wù)器說是一個(gè)巨大的開銷 闲延， 嚴(yán)重的限制了服務(wù)器擴(kuò)展能力韩玩， 比如說我用兩個(gè)機(jī)器組成了一個(gè)集群， 小F通過機(jī)器A登錄了系統(tǒng)找颓， 那session id會(huì)保存在機(jī)器A上， 假設(shè)小F的下一次請求被轉(zhuǎn)發(fā)到機(jī)器B怎么辦击狮？機(jī)器B可沒有小F的 session id啊。

有時(shí)候會(huì)采用一點(diǎn)小伎倆：session sticky 寸莫， 就是讓小F的請求一直粘連在機(jī)器A上档冬， 但是這也不管用桃纯， 要是機(jī)器A掛掉了慈参， 還得轉(zhuǎn)到機(jī)器B去刮萌。

那只好做session 的復(fù)制了， 把session id 在兩個(gè)機(jī)器之間搬來搬去壮锻， 快累死了涮阔。

后來有個(gè)叫Memcached的支了招：把session id 集中存儲(chǔ)到一個(gè)地方， 所有的機(jī)器都來訪問這個(gè)地方的數(shù)據(jù)掰邢， 這樣一來伟阔，就不用復(fù)制了， 但是增加了單點(diǎn)失敗的可能性怀估， 要是那個(gè)負(fù)責(zé)session 的機(jī)器掛了合搅， 所有人都得重新登錄一遍， 估計(jì)得被人罵死康铭。

也嘗試把這個(gè)單點(diǎn)的機(jī)器也搞出集群从藤，增加可靠性春弥， 但不管如何， 這小小的session 對我來說是一個(gè)沉重的負(fù)擔(dān)

4扫责、于是有人就一直在思考， 我為什么要保存這可惡的session呢鳖孤， 只讓每個(gè)客戶端去保存該多好？

可是如果不保存這些session id , 怎么驗(yàn)證客戶端發(fā)給我的session id 的確是我生成的呢苏揣？?如果不去驗(yàn)證，我們都不知道他們是不是合法登錄的用戶框沟， 那些不懷好意的家伙們就可以偽造session id , 為所欲為了增炭。

嗯，對了梅垄，關(guān)鍵點(diǎn)就是驗(yàn)證 输玷！

比如說， 小F已經(jīng)登錄了系統(tǒng)机久， 我給他發(fā)一個(gè)令牌(token)貌虾， 里邊包含了小F的 user id裙犹， 下一次小F 再次通過Http 請求訪問我的時(shí)候， 把這個(gè)token 通過Http header 帶過來不就可以了袄膏。

不過這和session id沒有本質(zhì)區(qū)別啊掺冠， 任何人都可以可以偽造， 所以我得想點(diǎn)兒辦法德崭， 讓別人偽造不了。

那就對數(shù)據(jù)做一個(gè)簽名吧锌奴， 比如說我用HMAC-SHA256 算法憾股，加上一個(gè)只有我才知道的密鑰箕慧， 對數(shù)據(jù)做一個(gè)簽名颠焦， 把這個(gè)簽名和數(shù)據(jù)一起作為token 往枣， 由于密鑰別人不知道， 就無法偽造token了似忧。

這個(gè)token 我不保存丈秩， 當(dāng)小F把這個(gè)token 給我發(fā)過來的時(shí)候，我再用同樣的HMAC-SHA256 算法和同樣的密鑰饺著，對數(shù)據(jù)再計(jì)算一次簽名肠牲， 和token 中的簽名做個(gè)比較， 如果相同渡嚣， 我就知道小F已經(jīng)登錄過了肥印，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腹鹉， 我就告訴發(fā)送者：對不起敷硅，沒有認(rèn)證。

Token 中的數(shù)據(jù)是明文保存的（雖然我會(huì)用Base64做下編碼力奋， 但那不是加密）幽七， 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滨彻。

當(dāng)然， 如果一個(gè)人的token 被別人偷走了休偶， 那我也沒辦法辜羊， 我也會(huì)認(rèn)為小偷就是合法用戶， 這其實(shí)和一個(gè)人的session id 被別人偷走是一樣的八秃。

這樣一來，?我就不保存session id 了疹尾，?我只是生成token , 然后驗(yàn)證token 骤肛，?我用我的CPU計(jì)算時(shí)間獲取了我的session 存儲(chǔ)空間 ！

解除了session id這個(gè)負(fù)擔(dān)繁成， 可以說是無事一身輕淑玫， 我的機(jī)器集群現(xiàn)在可以輕松地做水平擴(kuò)展， 用戶訪問量增大尊搬， 直接加機(jī)器就行歌径。這種無狀態(tài)的感覺實(shí)在是太好了亲茅！

Cookie

cookie 是一個(gè)非常具體的東西，指的就是瀏覽器里面能永久存儲(chǔ)的一種數(shù)據(jù)克锣，僅僅是瀏覽器實(shí)現(xiàn)的一種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。

cookie由服務(wù)器生成验残，發(fā)送給瀏覽器巾乳，瀏覽器把cookie以kv形式保存到某個(gè)目錄下的文本文件內(nèi)鸟召，下一次請求同一網(wǎng)站時(shí)會(huì)把該cookie發(fā)送給服務(wù)器氨鹏。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(huì)被惡意使用跟继，同時(shí)不會(huì)占據(jù)太多磁盤空間镣丑，所以每個(gè)域的cookie數(shù)量是有限的。

Session

session 從字面上講金吗，就是會(huì)話趣竣。這個(gè)就類似于你和一個(gè)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跟匆？對方肯定有某種特征（長相等）表明他就是張三通砍。

session 也是類似的道理，服務(wù)器要知道當(dāng)前發(fā)請求給自己的是誰迹冤。為了做這種區(qū)分虎忌，服務(wù)器就要給每個(gè)客戶端分配不同的“身份標(biāo)識(shí)”，然后客戶端每次向服務(wù)器發(fā)請求的時(shí)候膜蠢，都帶上這個(gè)“身份標(biāo)識(shí)”，服務(wù)器就知道這個(gè)請求來自于誰了礁竞。至于客戶端怎么保存這個(gè)“身份標(biāo)識(shí)”杉辙，可以有很多種方式，對于瀏覽器客戶端狂男，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(shí)保存在了服務(wù)器上寓搬，用戶離開網(wǎng)站后session會(huì)被銷毀县耽。這種用戶信息存儲(chǔ)方式相對cookie來說更安全，可是session有一個(gè)缺陷：如果web服務(wù)器做了負(fù)載均衡唾琼，那么下一個(gè)操作請求到了另一臺(tái)服務(wù)器的時(shí)候session會(huì)丟失澎剥。

Token

在Web領(lǐng)域基于Token的身份驗(yàn)證隨處可見。在大多數(shù)使用Web API的互聯(lián)網(wǎng)公司中哑姚，tokens 是多用戶下處理認(rèn)證的最佳方式。

以下幾點(diǎn)特性會(huì)讓你在程序中使用基于Token的身份驗(yàn)證

無狀態(tài)倡蝙、可擴(kuò)展

支持移動(dòng)設(shè)備

跨程序調(diào)用

安全

那些使用基于Token的身份驗(yàn)證的大佬們

大部分你見到過的API和Web應(yīng)用都使用tokens绞佩。例如Facebook, Twitter, Google+, GitHub等。

Token的起源

在介紹基于Token的身份驗(yàn)證的原理與優(yōu)勢之前胆建，不妨先看看之前的認(rèn)證都是怎么做的肘交。

基于服務(wù)器的驗(yàn)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(yàn)證每一次請求凉驻，從而辨別客戶端的身份魄懂。

在這之前，程序都是通過在服務(wù)端存儲(chǔ)的登錄信息來辨別請求的。這種方式一般都是通過存儲(chǔ)Session來完成。

隨著Web蛛淋，應(yīng)用程序，已經(jīng)移動(dòng)端的興起褐荷，這種驗(yàn)證的方式逐漸暴露出了問題嘹悼。尤其是在可擴(kuò)展性方面。

基于服務(wù)器驗(yàn)證方式暴露的一些問題

Seesion：每次認(rèn)證用戶發(fā)起請求時(shí)其监，服務(wù)器需要去創(chuàng)建一個(gè)記錄來存儲(chǔ)信息限匣。當(dāng)越來越多的用戶發(fā)請求時(shí)，內(nèi)存的開銷也會(huì)不斷增加锌历。

可擴(kuò)展性：在服務(wù)端的內(nèi)存中使用Seesion存儲(chǔ)登錄信息峦筒，伴隨而來的是可擴(kuò)展性問題。

CORS(跨域資源共享)：當(dāng)我們需要讓數(shù)據(jù)跨多臺(tái)移動(dòng)設(shè)備上使用時(shí)怔揩，跨域資源的共享會(huì)是一個(gè)讓人頭疼的問題。在使用Ajax抓取另一個(gè)域的資源商膊，就可以會(huì)出現(xiàn)禁止請求的情況宠进。

CSRF(跨站請求偽造)：用戶在訪問銀行網(wǎng)站時(shí)，他們很容易受到跨站請求偽造的攻擊实幕，并且能夠被利用其訪問其他的網(wǎng)站堤器。

在這些問題中，可擴(kuò)展行是最突出的整吆。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(yàn)證原理

基于Token的身份驗(yàn)證是無狀態(tài)的表蝙，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(chǔ)信息時(shí)的許多問題

NoSession意味著你的程序可以根據(jù)需要去增減機(jī)器府蛇，而不用去擔(dān)心用戶是否登錄。

基于Token的身份驗(yàn)證的過程如下:

用戶通過用戶名和密碼發(fā)送請求务荆。

程序驗(yàn)證穷遂。

程序返回一個(gè)簽名的token 給客戶端。

客戶端儲(chǔ)存token,并且每次用于每次發(fā)送請求浦箱。

服務(wù)端驗(yàn)證token并返回?cái)?shù)據(jù)祠锣。

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)伴网。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沸伏。

需要主要的是动分，在ACAO頭部標(biāo)明(designating)*時(shí)，不得帶有像HTTP認(rèn)證姆另，客戶端SSL證書和cookies的證書坟乾。

實(shí)現(xiàn)思路：

用戶登錄校驗(yàn)，校驗(yàn)成功后就返回Token給客戶端明吩。

客戶端收到數(shù)據(jù)后保存在客戶端

客戶端每次訪問API是攜帶Token到服務(wù)器端殷费。

服務(wù)器端采用filter過濾器校驗(yàn)低葫。校驗(yàn)成功則返回請求數(shù)據(jù)氮采，校驗(yàn)失敗則返回錯(cuò)誤碼

當(dāng)我們在程序中認(rèn)證了信息并取得token之后殷绍，我們便能通過這個(gè)Token做許多的事情。

我們甚至能基于創(chuàng)建一個(gè)基于權(quán)限的token傳給第三方應(yīng)用程序茶行，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)登钥、可擴(kuò)展

在客戶端存儲(chǔ)的Tokens是無狀態(tài)的，并且能夠被擴(kuò)展看锉∷ⅲ基于這種無狀態(tài)和不存儲(chǔ)Session信息，負(fù)載負(fù)載均衡器能夠?qū)⒂脩粜畔囊粋€(gè)服務(wù)傳到其他服務(wù)器上轮纫。

如果我們將已驗(yàn)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(yàn)證的服務(wù)器發(fā)送驗(yàn)證信息(稱為Session親和性)放前。用戶量大時(shí)糯彬，可能會(huì)造成一些擁堵。

但是不要著急似扔。使用tokens之后這些問題都迎刃而解却舀，因?yàn)閠okens自己hold住了用戶的驗(yàn)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)挽拔。即使在客戶端使用cookie存儲(chǔ)token，cookie也僅僅是一個(gè)存儲(chǔ)機(jī)制而不是用于認(rèn)證啡氢。不將信息存儲(chǔ)在Session中，讓我們少了對session操作倘是。

token是有時(shí)效的，一段時(shí)間之后用戶需要重新驗(yàn)證搀崭。我們也不一定需要等到token自動(dòng)失效，token有撤回的操作升敲，通過token revocataion可以使一個(gè)特定的token或是一組有相同認(rèn)證的token無效轰传。

可擴(kuò)展性

Tokens能夠創(chuàng)建與其它程序共享權(quán)限的程序。例如获茬，能將一個(gè)隨便的社交帳號(hào)和自己的大號(hào)(Fackbook或是Twitter)聯(lián)系起來。當(dāng)通過服務(wù)登錄Twitter(我們將這個(gè)過程Buffer)時(shí)鹏氧，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)码俩。

使用tokens時(shí)，可以提供可選的權(quán)限給第三方應(yīng)用程序笨篷。當(dāng)用戶想讓另一個(gè)應(yīng)用程序訪問它們的數(shù)據(jù)瓣履，我們可以通過建立自己的API，得出特殊權(quán)限的tokens袖迎。

多平臺(tái)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(kuò)展的時(shí)候辜贵，需要介入各種各種的設(shè)備和應(yīng)用程序归形。

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(gè)通過了驗(yàn)證的token，數(shù)據(jù)和資源就能夠在任何域上被請求到厚棵。

Access-Control-Allow-Origin:?*??????

基于標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)建token的時(shí)候，你可以設(shè)定一些選項(xiàng)婆硬。我們在后續(xù)的文章中會(huì)進(jìn)行更加詳盡的描述，但是標(biāo)準(zhǔn)的用法會(huì)在JSON Web Tokens體現(xiàn)向楼。

最近的程序和文檔是供給JSON Web Tokens的。它支持眾多的語言蜜自。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(jī)制卢佣。