Token是什么?和session、cookie相比,使用场景有什么区别?

讲解一:

在Web开发领域,相信大家对于Cookie和Session都很熟悉,Cookie和Session都是会话保持技术的解决方案。随着技术的发展,Token机制出现在我们面前,不过很多开发者对于Token和Cookie、Session的区别及使用场景分辨不清。

Cookie和Session的用途

要知道我们访问网站都是通过HTTP协议或HTTPS协议来完成的,HTTP协议它本身是无状态的协议(即:服务器无法分辨哪些请求是来源于同个客户)。而业务层面会涉及到客户端与服务器端的交互(同网站下多个页面间能共享数据),此时服务器端必须要保持会话状态,这样才能进行用户身份的鉴别。

由于HTTP无状态的特性,如果要实话客户端和服务器端的会话保持,那就需要其它机制来实现,于是Cookie和Session应运而生。
Token是什么?和session、cookie相比,使用场景有什么区别?
通常情况下,Session和Cookie是搭配在一起使用的。

Token是什么

上面说到的Session和Cookie机制来保持会话,会存在一个问题:客户端浏览器只要保存自己的SessionID即可,而服务器却要保存所有用户的Session信息,这对于服务器来说开销较大,而且不利用服务器的扩展(比如服务器集群时,Session如何同步存储就是个问题)!

于是有人思考,如果把Session信息让客户端来保管而且无法伪造不就可以解决这个问题了?进而有了Token机制。

Token俗称为“令牌”,它的构成是:

  • uid:用户唯一身份标识

  • timestamp:当前时间戳

  • sign:签名字符串,防止第三方伪造数据;签名**是存储在服务器端的,其它人无法知道

  • 其它附加参数。

Token机制下的认证流程

Token机制其实和Cookie机制极其相似,主要有以下流程:

1、用户登录进行身份认证,认证成功后服务器端生成Token返回给客户端;

2、客户端接收到Token后保存在客户端(可保存在Cookie、LocalStorage、SessionStorage中);

3、客户端再次请求服务器端时,将Token作为请求头放入Headers中;

4、服务器端接收请求头中的Token,将用户参数按照既定规则再进行一次签名,两次签名若一致则认为成功,反之数据存在篡改请求失败。
Token是什么?和session、cookie相比,使用场景有什么区别?
(生成签名示例图)
Token是什么?和session、cookie相比,使用场景有什么区别?
(验证签名示例图)

Token与Cookie+Session的区别

Cookie其实也充当的是令牌作用,但它是“有状态”的;而Token令牌是无状态的,更利于分布式部署。

讲解二:

这个问题,网上有很多的答案,相信都看过了,估计也没有看明白。所以我就不去网上复制了,用自己的话,尽量说通俗,说重点。

cookie和session实际上是同一套认证流程,相辅相成。session保存在服务器,cookie保存在客户端。最常见的做法就是客户端的cookie仅仅保存一个sessionID,这个sessionID是一个毫无规则的随机数,由服务器在客户端登录通过后随机生产的。往后,客户端每次访问该网站都要带上这个由sessionID组成的cookie。服务器收到请求,首先拿到客户端的sessionID,然后从服务器内存中查询它所代表的客户端(用户名,用户组,有哪些权限等)。

与token相比,这里的重点是,服务器必须保存sessionID以及该ID所代表的客户端信息。这些内容可以保存在内存,也可以保存到数据库(通常是内存数据库)。

而token则可以服务器完全不用保存任何登录信息。

token的流程是这样的。客户端登录通过后,服务器生成一堆客户端身份信息,包括用户名、用户组、有那些权限、过期时间等等。另外再对这些信息进行签名。之后把身份信息和签名作为一个整体传给客户端。这个整体就叫做token。之后,客户端负责保存该token,而服务器不再保存。客户端每次访问该网站都要带上这个token。服务器收到请求后,把它分割成身份信息和签名,然后验证签名,若验证成功,就直接使用身份信息(用户名、用户组、有哪些权限等等)。

可以看出,相对于cookie/session机制,token机制中,服务器根本不需要保存用户的身份信息(用户名、用户组、权限等等)。这样就减轻了服务器的负担。

我们举个例来说,假如目前有一千万个用户登录了,在访问不同的网页。如果用cookie/session,则服务器内存(或内存数据库)中要同时记录1千万个用户的信息。每次客户端访问一个页面,服务器都要从内存中查询出他的登录信息。而如果用token,则服务器内存中不记录用户登录信息。它只需要在收到请求后,直接使用客户端发过来的登录身份信息。

可以这么说,cookie/session是服务器说客户端是谁,客户端才是谁。而token是客户端说我(客户端)是谁,我就是谁。当然了,token是有签名机制的。要是客户端伪造身份,签名通不过。这个签名算法很简单,就是将客户端的身份信息加上一个只有服务器知道的盐值(不能泄露),然后进行md5散列算法(这里只是简化,方便理解,实际细节要稍复杂一些)。

cookie/session在单服务器,单域名时比较简单,否则的话,就要考虑如何将客户端的session保存或同步到多个服务器。还要考虑一旦宕机,内存中的这些信息是否会丢失。token因为服务器不保存用户身份,就不存在这个问题。这是token的优点。

token因为服务器不保存用户身份信息,一切都依赖当初那个签名。所以存在被盗用的风险。也就是说一旦盗用,服务器可能毫无办法,因为它只认签名算法。而session机制,服务器看谁不爽,可以随时把他踢出(从内存中删掉)。正是因为如此,token高度依赖过期时间。过期时间不能太长。过期短,可以减少被盗用的风险。

除了上面所说的,我个人认为,如果开发的系统足够小,倾向于使用cookie/session。如果系统同时登录用户多,集群服务器多,有单点登录需求,则倾向于使用token。

讲解三:

Token, 令牌,代表执行某些操作的权利的对象。

token主要用于鉴权使用,主要有以下几类:

访问令牌(Access token)表示访问控制操作主体的系统对象
邀请码,在邀请系统中使用
Token, Petri 网(Petri net)理论中的Token
密保令牌(Security token),或者硬件令牌,例如U盾,或者叫做认证令牌或者加密令牌,一种计算机身份校验的物理设备
会话令牌(Session token),交互会话中唯一身份标识符
令牌化技术 (Tokenization), 取代敏感信息条目的处理过程
cookie主要是网站用于在浏览器临时存放的数据,包括浏览器缓存数据以及服务器设定的一些数据,主要存放在浏览器端。

session主要用于保存会话数据,一般存储在服务器端,同时每一条session对用一个sessionID,sessionID是存放在浏览器的cookie中。

传统上的会话登陆和鉴权主要用session加cookie实现,随着分布式系统的快速演进,尤其是微服务的应用,token+cookie的授权访问机制得到亲睐,通常在用户登录后,服务器生成访问令牌(Access token),浏览器存储cookie中,在每次请求资源时都会在请求头中带上token,用于服务器授权访问使用。

讲解四:

session和cookie

在讲Token之前,先简单说说什么是session和cookie。

  • 首先要知道HTTP请求是无状态的,也就是不知道这一次的请求和上一次请求是否有关系,比如我们登录一个系统的时候,验证用户名密码之后,打开系统各个页面的时候就不需要再进行登录操作了,直到我们主动退出登录或超时退出登录;这里为了避免访问每个都登录一下,就要用到session、cookie。

  • cookie是在客户端(浏览器)保存用户信息的一种机制;而且每种浏览器存储大小会有一些差异,一般不超过4KB;

  • session是在服务端保存,可以用于记录客户状态,比如我们经常会用session保存客户的基本信息、权限信息等;用户第一次登录之后,服务器就会创建一个session,浏览器再次访问时,只需要从该session中查找该客户的信息就可以了。

Token

但是这里会有个问题,服务器要保存所有用户的session信息,开销会很大,如果在分布式的架构下,就需要考虑session共享的问题,需要做额外的设计和开发,例如把session中的信息保存到Redis中进行共享;所以因为这个原因,有人考虑这些信息是否可以让客户端保存,可以保存到任何地方,并且保证其安全性,于是就有了Token。

Token是服务端生成的一串字符串,可以看做客户端进行请求的一个令牌。

  • 当客户端第一次访问服务端,服务端会根据传过来的唯一标识userId,运用一些加密算法,生成一个Token,客户端下次请求时,只需要带上Token,服务器收到请求后,会验证这个Token。

  • 有些公司会建设统一登录系统(单点登录),客户端先去这个系统获取Token,验证通过再拿着这些Token去访问其他系统;API Gateway也可以提供类似的功能,我们公司就是这样,客户端接入的时候,先向网关获取Token,验证通过了才能访问被授权的接口,并且一段时间后要重新或者Token。

Token是什么?和session、cookie相比,使用场景有什么区别?

基于Token的认证流程

整体的流程是这样的:

  1. 客户端使用用户名、密码做身份验证;

  2. 服务端收到请求后进行身份验证;(也可能是统一登录平台、网关)

  3. 验证成功后,服务端会签发一个Token返回给客户端;

  4. 客户端收到Token以后可以把它存储起来(可以放在);每次向服务端发送请求的时候,都要带着Token;

  5. Token会有过期时间,过期后需要重新进行验证;

  6. 服务端收到请求,会验证客户端请求里面的Token,验证成功,才会响应客户端的请求;

Token是什么?和session、cookie相比,使用场景有什么区别?

总结

  • cookie:保存在浏览器种,有大小限制,有状态;

  • session:保存在服务器中,服务器有资源开销,分布式、跨系统不好实现;

  • Token:客户端可以将Token保存到任何地方,无限制,无状态,利于分布式部署。