作者:墨顏
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發(fā)展史
1棺禾、很久很久以前缀蹄,Web 基本上就是文檔的瀏覽而已, 既然是瀏覽,作為服務(wù)器袍患, 不需要記錄誰(shuí)在某一段時(shí)間里都瀏覽了什么文檔坦康,每次請(qǐng)求都是一個(gè)新的HTTP協(xié)議, 就是請(qǐng)求加響應(yīng)诡延, 尤其是我不用記住是誰(shuí)剛剛發(fā)了HTTP請(qǐng)求滞欠, 每個(gè)請(qǐng)求對(duì)我來(lái)說(shuō)都是全新的。這段時(shí)間很嗨皮肆良。
2筛璧、但是隨著交互式Web應(yīng)用的興起,像在線購(gòu)物網(wǎng)站惹恃,需要登錄的網(wǎng)站等等夭谤,馬上就面臨一個(gè)問(wèn)題,那就是要管理會(huì)話巫糙,必須記住哪些人登錄系統(tǒng)朗儒, 哪些人往自己的購(gòu)物車中放商品, 也就是說(shuō)我必須把每個(gè)人區(qū)分開参淹,這就是一個(gè)不小的挑戰(zhàn)醉锄,因?yàn)镠TTP請(qǐng)求是無(wú)狀態(tài)的,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(shuō)白了就是一個(gè)隨機(jī)的字串浙值,每個(gè)人收到的都不一樣恳不, 每次大家向我發(fā)起HTTP請(qǐng)求的時(shí)候,把這個(gè)字符串給一并捎過(guò)來(lái)开呐, 這樣我就能區(qū)分開誰(shuí)是誰(shuí)了
3烟勋、這樣大家很嗨皮了,可是服務(wù)器就不嗨皮了筐付,每個(gè)人只需要保存自己的session id卵惦,而服務(wù)器要保存所有人的session id ! 如果訪問(wèn)服務(wù)器多了家妆, 就得由成千上萬(wàn)鸵荠,甚至幾十萬(wàn)個(gè)。
這對(duì)服務(wù)器說(shuō)是一個(gè)巨大的開銷 伤极, 嚴(yán)重的限制了服務(wù)器擴(kuò)展能力蛹找, 比如說(shuō)我用兩個(gè)機(jī)器組成了一個(gè)集群, 小F通過(guò)機(jī)器A登錄了系統(tǒng)哨坪, 那session id會(huì)保存在機(jī)器A上庸疾, 假設(shè)小F的下一次請(qǐng)求被轉(zhuǎn)發(fā)到機(jī)器B怎么辦? 機(jī)器B可沒(méi)有小F的 session id啊当编。
有時(shí)候會(huì)采用一點(diǎn)小伎倆: session sticky 届慈, 就是讓小F的請(qǐng)求一直粘連在機(jī)器A上, 但是這也不管用, 要是機(jī)器A掛掉了金顿, 還得轉(zhuǎn)到機(jī)器B去臊泌。
那只好做session 的復(fù)制了, 把session id 在兩個(gè)機(jī)器之間搬來(lái)搬去揍拆, 快累死了渠概。
后來(lái)有個(gè)叫Memcached的支了招: 把session id 集中存儲(chǔ)到一個(gè)地方播揪, 所有的機(jī)器都來(lái)訪問(wèn)這個(gè)地方的數(shù)據(jù), 這樣一來(lái)筒狠,就不用復(fù)制了猪狈, 但是增加了單點(diǎn)失敗的可能性, 要是那個(gè)負(fù)責(zé)session 的機(jī)器掛了辩恼, 所有人都得重新登錄一遍雇庙, 估計(jì)得被人罵死。
也嘗試把這個(gè)單點(diǎn)的機(jī)器也搞出集群,增加可靠性谁帕, 但不管如何, 這小小的session 對(duì)我來(lái)說(shuō)是一個(gè)沉重的負(fù)擔(dān)
4冯袍、于是有人就一直在思考匈挖, 我為什么要保存這可惡的session呢, 只讓每個(gè)客戶端去保存該多好康愤?
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 的確是我生成的呢儡循? 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征冷, 那些不懷好意的家伙們就可以偽造session id , 為所欲為了择膝。
嗯,對(duì)了检激,關(guān)鍵點(diǎn)就是驗(yàn)證 肴捉!
比如說(shuō), 小F已經(jīng)登錄了系統(tǒng)叔收, 我給他發(fā)一個(gè)令牌(token)齿穗, 里邊包含了小F的 user id, 下一次小F 再次通過(guò)Http 請(qǐng)求訪問(wèn)我的時(shí)候饺律, 把這個(gè)token 通過(guò)Http header 帶過(guò)來(lái)不就可以了窃页。
不過(guò)這和session id沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別啊, 任何人都可以可以偽造, 所以我得想點(diǎn)兒辦法脖卖, 讓別人偽造不了乒省。
那就對(duì)數(shù)據(jù)做一個(gè)簽名吧, 比如說(shuō)我用HMAC-SHA256 算法畦木,加上一個(gè)只有我才知道的密鑰袖扛, 對(duì)數(shù)據(jù)做一個(gè)簽名, 把這個(gè)簽名和數(shù)據(jù)一起作為token 馋劈, 由于密鑰別人不知道攻锰, 就無(wú)法偽造token了。
這個(gè)token 我不保存, 當(dāng)小F把這個(gè)token 給我發(fā)過(guò)來(lái)的時(shí)候械姻,我再用同樣的HMAC-SHA256 算法和同樣的密鑰妒蛇,對(duì)數(shù)據(jù)再計(jì)算一次簽名, 和token 中的簽名做個(gè)比較楷拳, 如果相同绣夺, 我就知道小F已經(jīng)登錄過(guò)了,并且可以直接取到小F的user id , 如果不相同欢揖, 數(shù)據(jù)部分肯定被人篡改過(guò)陶耍, 我就告訴發(fā)送者: 對(duì)不起,沒(méi)有認(rèn)證她混。
Token 中的數(shù)據(jù)是明文保存的(雖然我會(huì)用Base64做下編碼坤按, 但那不是加密)毯欣, 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臭脓。
當(dāng)然酗钞, 如果一個(gè)人的token 被別人偷走了, 那我也沒(méi)辦法来累, 我也會(huì)認(rèn)為小偷就是合法用戶砚作, 這其實(shí)和一個(gè)人的session id 被別人偷走是一樣的。
這樣一來(lái)嘹锁, 我就不保存session id 了偎巢, 我只是生成token , 然后驗(yàn)證token , 我用我的CPU計(jì)算時(shí)間獲取了我的session 存儲(chǔ)空間 兼耀!
解除了session id這個(gè)負(fù)擔(dān)压昼, 可以說(shuō)是無(wú)事一身輕求冷, 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(wèn)量增大窍霞, 直接加機(jī)器就行匠题。 這種無(wú)狀態(tài)的感覺(jué)實(shí)在是太好了!
Cookie
cookie 是一個(gè)非常具體的東西但金,指的就是瀏覽器里面能永久存儲(chǔ)的一種數(shù)據(jù)韭山,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)器生成冷溃,發(fā)送給瀏覽器钱磅,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),下一次請(qǐng)求同一網(wǎng)站時(shí)會(huì)把該cookie發(fā)送給服務(wù)器似枕。由于cookie是存在客戶端上的盖淡,所以瀏覽器加入了一些限制確保cookie不會(huì)被惡意使用,同時(shí)不會(huì)占據(jù)太多磁盤空間凿歼,所以每個(gè)域的cookie數(shù)量是有限的褪迟。
Session
session 從字面上講,就是會(huì)話答憔。這個(gè)就類似于你和一個(gè)人交談味赃,你怎么知道當(dāng)前和你交談的是張三而不是李四呢?對(duì)方肯定有某種特征(長(zhǎng)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(qǐng)求給自己的是誰(shuí)嘱函。為了做這種區(qū)分,服務(wù)器就要給每個(gè)客戶端分配不同的“身份標(biāo)識(shí)”另凌,然后客戶端每次向服務(wù)器發(fā)請(qǐng)求的時(shí)候,都帶上這個(gè)“身份標(biāo)識(shí)”戒幔,服務(wù)器就知道這個(gè)請(qǐng)求來(lái)自于誰(shuí)了。至于客戶端怎么保存這個(gè)“身份標(biāo)識(shí)”土童,可以有很多種方式诗茎,對(duì)于瀏覽器客戶端,大家都默認(rèn)采用 cookie 的方式献汗。
服務(wù)器使用session把用戶的信息臨時(shí)保存在了服務(wù)器上敢订,用戶離開網(wǎng)站后session會(huì)被銷毀。這種用戶信息存儲(chǔ)方式相對(duì)cookie來(lái)說(shuō)更安全罢吃,可是session有一個(gè)缺陷:如果web服務(wù)器做了負(fù)載均衡楚午,那么下一個(gè)操作請(qǐng)求到了另一臺(tái)服務(wù)器的時(shí)候session會(huì)丟失。
Token
在Web領(lǐng)域基于Token的身份驗(yàn)證隨處可見(jiàn)尿招。在大多數(shù)使用Web API的互聯(lián)網(wǎng)公司中矾柜,tokens 是多用戶下處理認(rèn)證的最佳方式阱驾。
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(wú)狀態(tài)、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(jiàn)到過(guò)的API和Web應(yīng)用都使用tokens怪蔑。例如Facebook, Twitter, Google+, GitHub等里覆。
Token的起源
在介紹基于Token的身份驗(yàn)證的原理與優(yōu)勢(shì)之前,不妨先看看之前的認(rèn)證都是怎么做的缆瓣。
基于服務(wù)器的驗(yàn)證
我們都是知道HTTP協(xié)議是無(wú)狀態(tài)的喧枷,這種無(wú)狀態(tài)意味著程序需要驗(yàn)證每一次請(qǐng)求,從而辨別客戶端的身份弓坞。
在這之前隧甚,程序都是通過(guò)在服務(wù)端存儲(chǔ)的登錄信息來(lái)辨別請(qǐng)求的。這種方式一般都是通過(guò)存儲(chǔ)Session來(lái)完成渡冻。
隨著Web戚扳,應(yīng)用程序,已經(jīng)移動(dòng)端的興起菩帝,這種驗(yàn)證的方式逐漸暴露出了問(wèn)題咖城。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(wèn)題
- Seesion:每次認(rèn)證用戶發(fā)起請(qǐng)求時(shí)呼奢,服務(wù)器需要去創(chuàng)建一個(gè)記錄來(lái)存儲(chǔ)信息宜雀。當(dāng)越來(lái)越多的用戶發(fā)請(qǐng)求時(shí),內(nèi)存的開銷也會(huì)不斷增加握础。
- 可擴(kuò)展性:在服務(wù)端的內(nèi)存中使用Seesion存儲(chǔ)登錄信息辐董,伴隨而來(lái)的是可擴(kuò)展性問(wèn)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)禀综,跨域資源的共享會(huì)是一個(gè)讓人頭疼的問(wèn)題简烘。在使用Ajax抓取另一個(gè)域的資源,就可以會(huì)出現(xiàn)禁止請(qǐng)求的情況定枷。
- CSRF(跨站請(qǐng)求偽造):用戶在訪問(wèn)銀行網(wǎng)站時(shí)孤澎,他們很容易受到跨站請(qǐng)求偽造的攻擊,并且能夠被利用其訪問(wèn)其他的網(wǎng)站欠窒。
在這些問(wèn)題中覆旭,可擴(kuò)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岖妄。
基于Token的驗(yàn)證原理
基于Token的身份驗(yàn)證是無(wú)狀態(tài)的型将,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(wèn)題
NoSession意味著你的程序可以根據(jù)需要去增減機(jī)器荐虐,而不用去擔(dān)心用戶是否登錄七兜。
基于Token的身份驗(yàn)證的過(guò)程如下:
- 用戶通過(guò)用戶名和密碼發(fā)送請(qǐng)求。
- 程序驗(yàn)證福扬。
- 程序返回一個(gè)簽名的token 給客戶端腕铸。
- 客戶端儲(chǔ)存token,并且每次用于每次發(fā)送請(qǐng)求惜犀。
- 服務(wù)端驗(yàn)證token并返回?cái)?shù)據(jù)。
每一次請(qǐng)求都需要token恬惯。token應(yīng)該在HTTP的頭部發(fā)送從而保證了Http請(qǐng)求無(wú)狀態(tài)向拆。我們同樣通過(guò)設(shè)置服務(wù)器屬性Access-Control-Allow-Origin:* ,讓服務(wù)器能接受到來(lái)自所有域的請(qǐng)求酪耳。
需要主要的是浓恳,在ACAO頭部標(biāo)明(designating)*時(shí),不得帶有像HTTP認(rèn)證碗暗,客戶端SSL證書和cookies的證書颈将。
實(shí)現(xiàn)思路:
- 用戶登錄校驗(yàn)晴圾,校驗(yàn)成功后就返回Token給客戶端。
- 客戶端收到數(shù)據(jù)后保存在客戶端
- 客戶端每次訪問(wèn)API是攜帶Token到服務(wù)器端噪奄。
- 服務(wù)器端采用filter過(guò)濾器校驗(yàn)死姚。校驗(yàn)成功則返回請(qǐng)求數(shù)據(jù),校驗(yàn)失敗則返回錯(cuò)誤碼
當(dāng)我們?cè)诔绦蛑姓J(rèn)證了信息并取得token之后勤篮,我們便能通過(guò)這個(gè)Token做許多的事情都毒。
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,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?cè)试S的特定的token)
Tokens的優(yōu)勢(shì)
無(wú)狀態(tài)碰缔、可擴(kuò)展
在客戶端存儲(chǔ)的Tokens是無(wú)狀態(tài)的账劲,并且能夠被擴(kuò)展〗鹇眨基于這種無(wú)狀態(tài)和不存儲(chǔ)Session信息瀑焦,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。
如果我們將已驗(yàn)證的用戶的信息保存在Session中梗肝,則每次請(qǐng)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)榛瓮。用戶量大時(shí),可能會(huì)造成一些擁堵巫击。
但是不要著急禀晓。使用tokens之后這些問(wèn)題都迎刃而解,因?yàn)閠okens自己hold住了用戶的驗(yàn)證信息喘鸟。
安全性
請(qǐng)求中發(fā)送token而不再是發(fā)送cookie能夠防止CSRF(跨站請(qǐng)求偽造)。即使在客戶端使用cookie存儲(chǔ)token驻右,cookie也僅僅是一個(gè)存儲(chǔ)機(jī)制而不是用于認(rèn)證什黑。不將信息存儲(chǔ)在Session中,讓我們少了對(duì)session操作堪夭。
token是有時(shí)效的愕把,一段時(shí)間之后用戶需要重新驗(yàn)證拣凹。我們也不一定需要等到token自動(dòng)失效,token有撤回的操作恨豁,通過(guò)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(wú)效嚣镜。
可擴(kuò)展性
Tokens能夠創(chuàng)建與其它程序共享權(quán)限的程序。例如橘蜜,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(lái)菊匿。當(dāng)通過(guò)服務(wù)登錄Twitter(我們將這個(gè)過(guò)程Buffer)時(shí),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)计福。
使用tokens時(shí)跌捆,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(gè)應(yīng)用程序訪問(wèn)它們的數(shù)據(jù)象颖,我們可以通過(guò)建立自己的API佩厚,得出特殊權(quán)限的tokens。
多平臺(tái)跨域
我們提前先來(lái)談?wù)撘幌翪ORS(跨域資源共享)说订,對(duì)應(yīng)用程序和服務(wù)進(jìn)行擴(kuò)展的時(shí)候抄瓦,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(gè)通過(guò)了驗(yàn)證的token陶冷,數(shù)據(jù)和資源就能夠在任何域上被請(qǐng)求到钙姊。
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)埃叭。我們?cè)诤罄m(xù)的文章中會(huì)進(jìn)行更加詳盡的描述摸恍,但是標(biāo)準(zhǔn)的用法會(huì)在JSON Web Tokens體現(xiàn)。
最近的程序和文檔是供給JSON Web Tokens的赤屋。它支持眾多的語(yǔ)言立镶。這意味在未來(lái)的使用中你可以真正的轉(zhuǎn)換你的認(rèn)證機(jī)制。