徹底理解cookie，session，token

　發展史

　　1、很久很久以前，Web 基本上就是文件的瀏覽而已， 既然是瀏覽，作為伺服器， 不需要記錄誰在某一段時間裡都瀏覽了什麼文件，每次請求都是一個新的HTTP協議， 就是請求加響應，  尤其是我不用記住是誰剛剛發了HTTP請求，   每個請求對我來說都是全新的。這段時間很嗨皮

　　2、但是隨著互動式Web應用的興起，像線上購物網站，需要登入的網站等等，馬上就面臨一個問題，那就是要管理會話，必須記住哪些人登入系統，  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分開，這就是一個不小的挑戰，因為HTTP請求是無狀態的，所以想出的辦法就是給大家發一個會話標識(session id), 說白了就是一個隨機的字串，每個人收到的都不一樣，  每次大家向我發起HTTP請求的時候，把這個字串給一併捎過來， 這樣我就能區分開誰是誰了

　　3、這樣大家很嗨皮了，可是伺服器就不嗨皮了，每個人只需要儲存自己的session id，而伺服器要儲存所有人的session id ！  如果訪問伺服器多了， 就得由成千上萬，甚至幾十萬個。

　　這對伺服器說是一個巨大的開銷 ， 嚴重的限制了伺服器擴充套件能力， 比如說我用兩個機器組成了一個叢集， 小F通過機器A登入了系統，  那session id會儲存在機器A上，  假設小F的下一次請求被轉發到機器B怎麼辦？  機器B可沒有小F的 session id啊。

　　有時候會採用一點小伎倆： 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， 還得轉到機器B去。

　　那隻好做session 的複製了， 把session id  在兩個機器之間搬來搬去， 快累死了。

　　後來有個叫Memcached的支了招： 把session id 集中儲存到一個地方， 所有的機器都來訪問這個地方的資料， 這樣一來，就不用複製了， 但是增加了單點失敗的可能性， 要是那個負責session 的機器掛了，  所有人都得重新登入一遍， 估計得被人罵死。

　　也嘗試把這個單點的機器也搞出叢集，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擔

　　4 於是有人就一直在思考， 我為什麼要儲存這可惡的session呢， 只讓每個客戶端去儲存該多好？

　　可是如果不儲存這些session id ,  怎麼驗證客戶端發給我的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入的使用者， 那些不懷好意的傢伙們就可以偽造session id , 為所欲為了。

　　嗯，對了，關鍵點就是驗證 ！

　　比如說， 小F已經登入了系統， 我給他發一個令牌(token)， 裡邊包含了小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沒有本質區別啊， 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。

　　那就對資料做一個簽名吧， 比如說我用HMAC-SHA256 演算法，加上一個只有我才知道的金鑰，  對資料做一個簽名， 把這個簽名和資料一起作為token ，   由於金鑰別人不知道， 就無法偽造token了。

　　這個token 我不儲存，  當小F把這個token 給我發過來的時候，我再用同樣的HMAC-SHA256 演算法和同樣的金鑰，對資料再計算一次簽名， 和token 中的簽名做個比較， 如果相同， 我就知道小F已經登入過了，並且可以直接取到小F的user id ,  如果不相同， 資料部分肯定被人篡改過， 我就告訴傳送者： 對不起，沒有認證。

　　Token 中的資料是明文儲存的（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， 所以我不能在其中儲存像密碼這樣的敏感資訊。

　　當然， 如果一個人的token 被別人偷走了， 那我也沒辦法， 我也會認為小偷就是合法使用者， 這其實和一個人的session id 被別人偷走是一樣的。

　　這樣一來， 我就不儲存session id 了， 我只是生成token , 然後驗證token ，  我用我的CPU計算時間獲取了我的session 儲存空間 ！

　　解除了session id這個負擔，  可以說是無事一身輕， 我的機器叢集現在可以輕鬆地做水平擴充套件， 使用者訪問量增大， 直接加機器就行。   這種無狀態的感覺實在是太好了！

　Cookie

　　cookie 是一個非常具體的東西，指的就是瀏覽器裡面能永久儲存的一種資料，僅僅是瀏覽器實現的一種資料儲存功能。

　　cookie由伺服器生成，傳送給瀏覽器，瀏覽器把cookie以kv形式儲存到某個目錄下的文字檔案內，下一次請求同一網站時會把該cookie傳送給伺服器。由於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，同時不會佔據太多磁碟空間，所以每個域的cookie數量是有限的。

　Session

　　session 從字面上講，就是會話。這個就類似於你和一個人交談，你怎麼知道當前和你交談的是張三而不是李四呢？對方肯定有某種特徵（長相等）表明他就是張三。

　　session 也是類似的道理，伺服器要知道當前發請求給自己的是誰。為了做這種區分，伺服器就要給每個客戶端分配不同的“身份標識”，然後客戶端每次向伺服器發請求的時候，都帶上這個“身份標識”，伺服器就知道這個請求來自於誰了。至於客戶端怎麼儲存這個“身份標識”，可以有很多種方式，對於瀏覽器客戶端，大家都預設採用 cookie 的方式。

　　伺服器使用session把使用者的資訊臨時儲存在了伺服器上，使用者離開網站後session會被銷燬。這種使用者資訊儲存方式相對cookie來說更安全，可是session有一個缺陷：如果web伺服器做了負載均衡，那麼下一個操作請求到了另一臺伺服器的時候session會丟失。

　Token

　　在Web領域基於Token的身份驗證隨處可見。在大多數使用Web API的網際網路公司中，tokens 是多使用者下處理認證的最佳方式。

　　以下幾點特性會讓你在程式中使用基於Token的身份驗證

　　1.無狀態、可擴充套件

　　2.支援移動裝置

　　3.跨程式呼叫

　　4.安全

　　那些使用基於Token的身份驗證的大佬們

　　大部分你見到過的API和Web應用都使用tokens。例如Facebook, Twitter, Google+, GitHub等。

　　Token的起源

　　在介紹基於Token的身份驗證的原理與優勢之前，不妨先看看之前的認證都是怎麼做的。

　　基於伺服器的驗證

　　我們都是知道HTTP協議是無狀態的，這種無狀態意味著程式需要驗證每一次請求，從而辨別客戶端的身份。

　　在這之前，程式都是通過在服務端儲存的登入資訊來辨別請求的。這種方式一般都是通過儲存Session來完成。

　　下圖展示了基於伺服器驗證的原理

　　隨著Web，應用程式，已經移動端的興起，這種驗證的方式逐漸暴露出了問題。尤其是在可擴充套件性方面。

　　基於伺服器驗證方式暴露的一些問題

　　1.Seesion：每次認證使用者發起請求時，伺服器需要去建立一個記錄來儲存資訊。當越來越多的使用者發請求時，記憶體的開銷也會不斷增加。

　　2.可擴充套件性：在服務端的記憶體中使用Seesion儲存登入資訊，伴隨而來的是可擴充套件性問題。

　　3.CORS(跨域資源共享)：當我們需要讓資料跨多臺移動裝置上使用時，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，就可以會出現禁止請求的情況。

　　4.CSRF(跨站請求偽造)：使用者在訪問銀行網站時，他們很容易受到跨站請求偽造的攻擊，並且能夠被利用其訪問其他的網站。

　　在這些問題中，可擴充套件行是最突出的。因此我們有必要去尋求一種更有行之有效的方法。

　　基於Token的驗證原理

　　基於Token的身份驗證是無狀態的，我們不將使用者資訊存在伺服器或Session中。

　　這種概念解決了在服務端儲存資訊時的許多問題

　　NoSession意味著你的程式可以根據需要去增減機器，而不用去擔心使用者是否登入。

　　基於Token的身份驗證的過程如下:

　　1.使用者通過使用者名稱和密碼傳送請求。

　　2.程式驗證。

　　3.程式返回一個簽名的token 給客戶端。

　　4.客戶端儲存token,並且每次用於每次傳送請求。

　　5.服務端驗證token並返回資料。

　　每一次請求都需要token。token應該在HTTP的頭部傳送從而保證了Http請求無狀態。我們同樣通過設定伺服器屬性Access-Control-Allow-Origin:* ，讓伺服器能接受到來自所有域的請求。需要主要的是，在ACAO頭部標明(designating)*時，不得帶有像HTTP認證，客戶端SSL證書和cookies的證書。

　　實現思路：

　　1.使用者登入校驗，校驗成功後就返回Token給客戶端。

　　2.客戶端收到資料後儲存在客戶端

　　3.客戶端每次訪問API是攜帶Token到伺服器端。

　　4.伺服器端採用filter過濾器校驗。校驗成功則返回請求資料，校驗失敗則返回錯誤碼

　　當我們在程式中認證了資訊並取得token之後，我們便能通過這個Token做許多的事情。

　　我們甚至能基於建立一個基於許可權的token傳給第三方應用程式，這些第三方程式能夠獲取到我們的資料（當然只有在我們允許的特定的token） 

　　Tokens的優勢

　　無狀態、可擴充套件

　　在客戶端儲存的Tokens是無狀態的，並且能夠被擴充套件。基於這種無狀態和不儲存Session資訊，負載負載均衡器能夠將使用者資訊從一個服務傳到其他伺服器上。

　　如果我們將已驗證的使用者的資訊儲存在Session中，則每次請求都需要使用者向已驗證的伺服器傳送驗證資訊(稱為Session親和性)。使用者量大時，可能會造成一些擁堵。

　　但是不要著急。使用tokens之後這些問題都迎刃而解，因為tokens自己hold住了使用者的驗證資訊。

　　安全性

　　請求中傳送token而不再是傳送cookie能夠防止CSRF(跨站請求偽造)。即使在客戶端使用cookie儲存token，cookie也僅僅是一個儲存機制而不是用於認證。不將資訊儲存在Session中，讓我們少了對session操作。 

　　token是有時效的，一段時間之後使用者需要重新驗證。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或是一組有相同認證的token無效。

　　可擴充套件性（）

　　Tokens能夠建立與其它程式共享許可權的程式。例如，能將一個隨便的社交帳號和自己的大號(Fackbook或是Twitter)聯絡起來。當通過服務登入Twitter(我們將這個過程Buffer)時，我們可以將這些Buffer附到Twitter的資料流上(we are allowing Buffer to post to our Twitter stream)。

　　使用tokens時，可以提供可選的許可權給第三方應用程式。當使用者想讓另一個應用程式訪問它們的資料，我們可以通過建立自己的API，得出特殊許可權的tokens。

　　多平臺跨域

　　我們提前先來談論一下CORS(跨域資源共享)，對應用程式和服務進行擴充套件的時候，需要介入各種各種的裝置和應用程式。

　　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.

　　只要使用者有一個通過了驗證的token，資料和資源就能夠在任何域上被請求到。

          Access-Control-Allow-Origin: *       

　　基於標準

　　建立token的時候，你可以設定一些選項。我們在後續的文章中會進行更加詳盡的描述，但是標準的用法會在JSON Web Tokens體現。

　　最近的程式和文件是供給JSON Web Tokens的。它支援眾多的語言。這意味在未來的使用中你可以真正的轉換你的認證機制。