背景知識：

Authentication和Authorization的區別：

Authentication：使用者認證，指的是驗證使用者的身份，例如你希望以小A的身份登入，那麼應用程式需要通過使用者名稱和密碼確認你真的是小A。

Authorization：授權，指的是確認你的身份之後提供給你許可權，例如使用者小A可以修改資料，而使用者小B只能閱讀資料。

由於http協議是無狀態的，每一次請求都無狀態。當一個使用者通過使用者名稱和密碼登入了之後，他的下一個請求不會攜帶任何狀態，應用程式無法知道他的身份，那就必須重新認證。因此我們希望使用者登入成功之後的每一次http請求，都能夠儲存他的登入狀態。

目前主流的使用者認證方法有基於token和基於session兩種方式。

基於session的使用者認證

基於session的認證流程如下：

1. 使用者輸入其登入資訊

2. 伺服器驗證資訊是否正確，並建立一個session，然後將其儲存在資料庫中

3. 伺服器為使用者生成一個sessionId，將具有sesssionId的Cookie將放置在使用者瀏覽器中

4. 在後續請求中，會根據資料庫驗證sessionID，如果有效，則接受請求

5. 一旦使用者登出應用程式，會話將在客戶端和伺服器端都被銷燬

基於token（令牌）的使用者認證

最常用的是JSON Web Token（jwt）：

1. 使用者輸入其登入資訊

2. 伺服器驗證資訊是否正確，並返回已簽名的token

3. token儲在客戶端，例如存在local storage或cookie中

4. 之後的HTTP請求都將token新增到請求頭裡

5. 伺服器解碼JWT，並且如果令牌有效，則接受請求

6. 一旦使用者登出，令牌將在客戶端被銷燬，不需要與伺服器進行互動一個關鍵是，令牌是無狀態的。後端伺服器不需要儲存令牌或當前session的記錄。

jwt的組成

jwt的認證原理：

一個jwt實際上就是一個字串，它由三部分組成，頭部、載荷與簽名，這三個部分都是json格式。

頭部（Header）

頭部用於描述關於該JWT的最基本的資訊，例如其型別以及簽名所用的演算法等。

{
  "typ": "JWT",
  "alg": "HS256"
}

在這裡，我們說明了這是一個JWT，並且我們所用的簽名演算法是HS256演算法。

載荷（Payload）

載荷可以用來放一些不敏感的資訊。

{
    "iss": "John Wu JWT",
    "iat": 1441593502,
    "exp": 1441594722,
    "aud": "www.example.com",
    "sub": "[email protected]",
    "from_user": "B",
    "target_user": "A"
}

這裡面的前五個欄位都是由JWT的標準所定義的。

• iss: 該JWT的簽發者
• sub: 該JWT所面向的使用者
• aud: 接收該JWT的一方
• exp(expires): 什麼時候過期，這裡是一個Unix時間戳
• iat(issued at): 在什麼時候簽發的

把頭部和載荷分別進行Base64編碼之後得到兩個字串，然後再將這兩個編碼後的字串用英文句號.連線在一起（頭部在前），形成新的字串：

eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJmcm9tX3VzZXIiOiJCIiwidGFyZ2V0X3VzZXIiOiJBIn0

簽名（signature）

最後，我們將上面拼接完的字串用HS256演算法進行加密。在加密的時候，我們還需要提供一個金鑰（secret）。加密後的內容也是一個字串，最後這個字串就是簽名，把這個簽名拼接在剛才的字串後面就能得到完整的jwt。header部分和payload部分如果被篡改，由於篡改者不知道金鑰是什麼，也無法生成新的signature部分，服務端也就無法通過，在jwt中，訊息體是透明的，使用簽名可以保證訊息不被篡改。

eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJmcm9tX3VzZXIiOiJCIiwidGFyZ2V0X3VzZXIiOiJBIn0.rSWamyAYwuHCo7IFAgd1oRpSP7nzL7BF5t7ItqpKViM

區別和優缺點：

基於session和基於jwt的方式的主要區別就是使用者的狀態儲存的位置，session是儲存在服務端的，而jwt是儲存在客戶端的。

jwt的優點：

1. 可擴充套件性好

應用程式分散式部署的情況下，session需要做多機資料共享，通常可以存在資料庫或者redis裡面。而jwt不需要。

2. 無狀態

jwt不在服務端儲存任何狀態。RESTful API的原則之一是無狀態，發出請求時，總會返回帶有引數的響應，不會產生附加影響。使用者的認證狀態引入這種附加影響，這破壞了這一原則。另外jwt的載荷中可以儲存一些常用資訊，用於交換資訊，有效地使用 JWT，可以降低伺服器查詢資料庫的次數。

jwt的缺點：

1. 安全性

由於jwt的payload是使用base64編碼的，並沒有加密，因此jwt中不能儲存敏感資料。而session的資訊是存在服務端的，相對來說更安全。

2. 效能

jwt太長。由於是無狀態使用JWT，所有的資料都被放到JWT裡，如果還要進行一些資料交換，那載荷會更大，經過編碼之後導致jwt非常長，cookie的限制大小一般是4k，cookie很可能放不下，所以jwt一般放在local storage裡面。並且使用者在系統中的每一次http請求都會把jwt攜帶在Header裡面，http請求的Header可能比Body還要大。而sessionId只是很短的一個字串，因此使用jwt的http請求比使用session的開銷大得多。

3. 一次性

無狀態是jwt的特點，但也導致了這個問題，jwt是一次性的。想修改裡面的內容，就必須簽發一個新的jwt。

（1）無法廢棄

通過上面jwt的驗證機制可以看出來，一旦簽發一個jwt，在到期之前就會始終有效，無法中途廢棄。例如你在payload中儲存了一些資訊，當資訊需要更新時，則重新簽發一個jwt，但是由於舊的jwt還沒過期，拿著這個舊的jwt依舊可以登入，那登入後服務端從jwt中拿到的資訊就是過時的。為了解決這個問題，我們就需要在服務端部署額外的邏輯，例如設定一個黑名單，一旦簽發了新的jwt，那麼舊的就加入黑名單（比如存到redis裡面），避免被再次使用。

（2）續簽

如果你使用jwt做會話管理，傳統的cookie續簽方案一般都是框架自帶的，session有效期30分鐘，30分鐘內如果有訪問，有效期被重新整理至30分鐘。一樣的道理，要改變jwt的有效時間，就要簽發新的jwt。最簡單的一種方式是每次請求重新整理jwt，即每個http請求都返回一個新的jwt。這個方法不僅暴力不優雅，而且每次請求都要做jwt的加密解密，會帶來效能問題。另一種方法是在redis中單獨會每個jwt設定過期時間，每次訪問時重新整理jwt的過期時間。

可以看出想要破解jwt一次性的特性，就需要在服務端儲存jwt的狀態。但是引入 redis 之後，就把無狀態的jwt硬生生變成了有狀態了，違背了jwt的初衷。而且這個方案和session都差不多了。

總結

適合使用jwt的場景：

• 有效期短
• 只希望被使用一次

比如，使用者註冊後發一封郵件讓其啟用賬戶，通常郵件中需要有一個連結，這個連結需要具備以下的特性：能夠標識使用者，該連結具有時效性（通常只允許幾小時之內啟用），不能被篡改以啟用其他可能的賬戶，一次性的。這種場景就適合使用jwt。

而由於jwt具有一次性的特性。單點登入和會話管理非常不適合用jwt，如果在服務端部署額外的邏輯儲存jwt的狀態，那還不如使用session。