作者：墨顏丶

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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：sessionsticky， 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？

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sessionid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。

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的頭部發送從而保證了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。當用戶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。