一文读懂Cookie、Session、Token

本文找了几篇网上讲的不错的文章，将几着合在一起，便于直接对cookie、session、token一次性理解，前一部分通俗易懂地讲解了token来源，后部分对cookie、session、token进行书面解释。便于读者一文找到想要的答案。看完感觉有帮助给原文作者点赞吧，不白嫖。

1、很久很久以前，Web基本上就是文档的浏览而已，既然是浏览，作为服务器，不需要记录谁在某一段时间里都浏览了什么文档，每次请求都是一个新的HTTP协议，就是请求加响应，尤其是我不用记住是谁刚刚发了HTTP请求，每个请求对我来说都是全新的。这段时间很嗨皮

2、但是随着交互式Web应用的兴起，像在线购物网站，需要登录的网站等等，马上就面临一个问题，那就是要管理会话，必须记住哪些人登录系统，哪些人往自己的购物车中放商品，也就是说我必须把每个人区分开，这就是一个不小的挑战，因为HTTP请求是无状态的（什么是无状态呢?就是说这一次请求和上一次请求是没有任何关系的，互不认识的，没有关联的。这种无状态的的好处是快速。坏处是假如我们想要把www.zhihu.com/login.html和www.zhihu.com/index.html关联起来，必须使用某些手段和工具），所以想出的办法就是给大家发一个会话标识(session id),说白了就是一个随机的字串，每个人收到的都不一样，每次大家向我发起HTTP请求的时候，把这个字符串给一并捎过来，这样我就能区分开谁是谁了。

3、这样大家很嗨皮了，可是服务器就不嗨皮了，每个人只需要保存自己的sessionid，而服务器要保存所有人的sessionid 。如果访问服务器多了，就得由成千上万，甚至几十万个。
这对服务器说是一个巨大的开销，严重的限制了服务器扩展能力，比如说我用两个机器组成了一个集群，小F通过机器A登录了系统，那session id会保存在机器A上，假设小F的下一次请求被转发到机器B怎么办?机器B可没有小F的session id啊。
有时候会采用一点小伎俩: session sticky，就是让小F的请求一直粘连在机器A上，但是这也不管用，要是机器A挂掉了，还得转到机器B去。

那我只好做session 的复制了， 把session id 在两个机器之间搬来搬去， 快累死了。

后来有个叫Memcached的支了招:把session id集中存储到一个地方，所有的机器都来访问这个地方的数据，这样一来，就不用复制了，但是增加了单点失败的可能性，要是那个负责session的机器挂了，所有人都得重新登录一遍，估计得被人骂死。

也尝试把这个单点的机器也搞出集群，增加可靠性，但不管如何，这小小的session对我来说是一个沉重的负担
4、于是有人就一直在思考，我为什么要保存这可恶的session呢，只让每个客户端去保存该多好?
可是如果不保存这些sessionid,怎么验证客户端发给我的sessionid的确是我生成的呢?如果不去验证，我们都不知道他们是不是合法登录的用户，那些不怀好意的家伙们就可以伪造session id ,为所欲为了。

嗯，对了，关键点就是验证!

比如说，小F已经登录了系统，我给他发一个令牌(token)，里边包含了小F的userid，下一次小F再次通过Http请求访问我的时候，把这个token通过Http header带过来不就可以了。

不过这和sessionid没有本质区别啊，任何人都可以可以伪造，所以我得想点儿办法，让别人伪造不了。

那就对数据做一个签名吧，比如说我用HMAC-SHA256算法，加上一个只有我才知道的**，对数据做一个签名，把这个签名和数据一起作为token，由于**别人不知道，就无法伪造token了。

这个token我不保存，当小F把这个token给我发过来的时候，我再用同样的HMAC-SHA256算法和同样的**，对数据再计算一次签名，和token中的签名做个比较，如果相同，我就知道小F已经登录过了，并且可以直接取到小F的user id，如果不相同，数据部分肯定被人篡改过，我就告诉发送者:对不起，没有认证。

Token中的数据是明文保存的(虽然我会用Base64做下编码，但那不是加密），还是可以被别人看到的，所以我不能在其中保存像密码这样的敏感信息。

当然，如果一个人的token被别人偷走了，那我也没办法，我也会认为小偷就是合法用户，这其实和一个人的sessionid被别人偷走是—样的。

解除了session id这个负担，可以说是无事一身轻，我的机器集群现在可以轻松地做水平扩展，用户访问量增大，直接加机器就行。这种无状态的感觉实在是太好了!

什么是Cookie？
Cookie 技术产生源于 HTTP 协议在互联网上的急速发展。随着互联网时代的策马奔腾，带宽等限制不存在了，人们需要更复杂的互联网交互活动，就必须同服务器保持活动状态（简称：保活）。于是，在浏览器发展初期，为了适应用户的需求技术上推出了各种保持 Web 浏览状态的手段，其中就包括了 Cookie 技术。Cookie 在计算机中是个存储在浏览器目录中的文本文件，当浏览器运行时，存储在 RAM 中发挥作用 （此种 Cookies 称作 Session Cookies），一旦用户从该网站或服务器退出，Cookie 可存储在用户本地的硬盘上 （此种 Cookies 称作 Persistent Cookies）。

Cookie 起源：1993 年，网景公司雇员 Lou Montulli 为了让用户在访问某网站时，进一步提高访问速度，同时也为了进一步实现个人化网络，发明了今天广泛使用的 Cookie。（所以，适当的偷懒也会促进人类计算机发展史的一小步~）

Cookie时效性：目前有些 Cookie 是临时的，有些则是持续的。临时的 Cookie 只在浏览器上保存一段规定的时间，一旦超过规定的时间，该 Cookie 就会被系统清除。

Cookie使用限制：Cookie 必须在 HTML 文件的内容输出之前设置；不同的浏览器 (Netscape Navigator、Internet Explorer) 对 Cookie 的处理不一致，使用时一定要考虑；客户端用户如果设置禁止 Cookie，则 Cookie 不能建立。 并且在客户端，一个浏览器能创建的 Cookie 数量最多为 300 个，并且每个不能超过 4KB，每个 Web 站点能设置的 Cookie 总数不能超过 20 个。

执行流程：

A：首先，客户端会发送一个http请求到服务器端。

B： 服务器端接受客户端请求后，发送一个http响应到客户端，这个响应头，其中就包含Set-Cookie头部。

C：在客户端发起的第二次请求（注意：如果服务器需要我们带上Cookie，我们就需要在B步骤上面拿到这个Cookie然后作为请求头一起发起第二次请求），提供给了服务器端可以用来唯一标识客户端身份的信息。这时，服务器端也就可以判断客户端是否启用了cookies。尽管，用户可能在和应用程序交互的过程中突然禁用cookies的使用，但是，这个情况基本是不太可能发生的，所以可以不加以考虑，这在实践中也被证明是对的。

为了方便理解，可以先看下这张流程执行图加深概念

那么，在浏览器上面的请求头和Cookie在那？下图给大家截取了其中一种。

Session :
Session是对于服务端来说的，客户端是没有Session一说的。Session是服务器在和客户端建立连接时添加客户端连接标志，最终会在服务器软件（Apache、Tomcat、JBoss）转化为一个临时Cookie发送给给客户端，当客户端第一请求时服务器会检查是否携带了这个Session（临时Cookie），如果没有则会添加Session，如果有就拿出这个Session来做相关操作。

在这里引用别人家的一个小故事来加深印象：

    在说session是啥之前，我们先来说说为什么会出现session会话，它出现的机理是什么？

  我们知道，我们用浏览器打开一个网页，用到的是HTTP协议，了解计算机的应该都知道这个协议，它是无状态的，什么是无状态呢？就是说这一次请求和上一次请求是没有任何关系的，互不认识的，没有关联的。但是这种无状态的的好处是快速。所以就会带来一个问题就是，我希望几个请求的页面要有关联，比如：我在www.a.com/login.php里面登陆了，我在www.a.com/index.php 也希望是登陆状态，但是，这是2个不同的页面，也就是2个不同的HTTP请求，这2个HTTP请求是无状态的，也就是无关联的，所以无法单纯的在index.php中读取到它在login.php中已经登陆了！

  那咋搞呢？我不可能这2个页面我都去登陆一遍吧。或者用笨方法这2个页面都去查询数据库，如果有登陆状态，就判断是登陆的了。这种查询数据库的方案虽然可行，但是每次都要去查询数据库不是个事，会造成数据库的压力。 所以正是这种诉求，这个时候，一个新的客户端存储数据方式出现了：cookie。cookie是把少量的信息存储在用户自己的电脑上，它在一个域名下是一个全局的，只要设置它的存储路径在域名www.a.com下 ，那么当用户用浏览器访问时，php就可以从这个域名的任意页面读取cookie中的信息。所以就很好的解决了我在www.a.com/login.php页面登陆了，我也可以在www.a.com/index.php获取到这个登陆信息了。同时又不用反复去查询数据库。 虽然这种方案很不错，也很快速方便，但是由于cookie 是存在用户端，而且它本身存储的尺寸大小也有限，最关键是用户可以是可见的，并可以随意的修改，很不安全。那如何又要安全，又可以方便的全局读取信息呢？于是，这个时候，一种新的存储会话机制：session 诞生了。

  Session 就是在一次会话中解决2次HTTP的请求的关联，让它们产生联系，让2两个页面都能读取到找个这个全局的session信息。session信息存在于服务器端，所以也就很好的解决了安全问题。

Token :
token是用户身份的验证方式，我们通常叫它：令牌。最简单的token组成:uid(用户唯一的身份标识)、time(当前时间的时间戳)、sign(签名，由token的前几位+盐以哈希算法压缩成一定长的十六进制字符串，可以防止恶意第三方拼接token请求服务器)。还可以把不变的参数也放进token，避免多次查库。

应用场景：

A：当用户首次登录成功（注册也是一种可以适用的场景）之后, 服务器端就会生成一个 token 值，这个值，会在服务器保存token值(保存在数据库中)，再将这个token值返回给客户端.

B：客户端拿到 token 值之后,进行本地保存。（SP存储是大家能够比较支持和易于理解操作的存储）

C：当客户端再次发送网络请求(一般不是登录请求)的时候,就会将这个 token 值附带到参数中发送给服务器.

D：服务器接收到客户端的请求之后,会取出token值与保存在本地(数据库)中的token值做对比

对比一：如果两个 token 值相同， 说明用户登录成功过!当前用户处于登录状态!

对比二：如果没有这个 token 值, 则说明没有登录成功.

对比三：如果 token 值不同: 说明原来的登录信息已经失效,让用户重新登录.

Cookie和Session的区别：

1、cookie数据存放在客户的浏览器上，session数据放在服务器上。

2、cookie不是很安全，别人可以分析存放在本地的cookie并进行cookie欺骗,考虑到安全应当使用session。

3、session会在一定时间内保存在服务器上。当访问增多，会比较占用你服务器的性能,考虑到减轻服务器性能方面，应当使用cookie。

4、单个cookie保存的数据不能超过4K，很多浏览器都限制一个站点最多保存20个cookie。

5、所以个人建议：

将登陆信息等重要信息存放为session

其他信息如果需要保留，可以放在cookie中

Token 和 Session 的区别：

session和 token并不矛盾，作为身份认证token安全性比session好，因为每个请求都有签名还能防止监听以及重放攻击，而session就必须靠链路层来保障通讯安全了。如上所说，如果你需要实现有状态的会话，仍然可以增加session来在服务器端保存一些状态

App通常用restful api跟server打交道。Rest是stateless的，也就是app不需要像browser那样用cookie来保存session,因此用session token来标示自己就够了，session/state由api server的逻辑处理。如果你的后端不是stateless的rest api,那么你可能需要在app里保存session.可以在app里嵌入webkit,用一个隐藏的browser来管理cookie session.

Session是一种HTTP存储机制，目的是为无状态的HTTP提供的持久机制。所谓Session认证只是简单的把User信息存储到Session里，因为SID的不可预测性，暂且认为是安全的。这是一种认证手段。而Token，如果指的是OAuth Token或类似的机制的话，提供的是 认证 和 授权 ，认证是针对用户，授权是针对App。其目的是让 某App有权利访问 某用户 的信息。这里的Token是唯一的。不可以转移到其它App上，也不可以转到其它 用户 上。转过来说Session。Session只提供一种简单的认证，即有此SID，即认为有此User的全部权利。是需要严格保密的，这个数据应该只保存在站方，不应该共享给其它网站或者第三方App。所以简单来说，如果你的用户数据可能需要和第三方共享，或者允许第三方调用API接口，用Token。如果永远只是自己的网站，自己的App，用什么就无所谓了。

token就是令牌，比如你授权（登录）一个程序时，他就是个依据，判断你是否已经授权该软件；cookie就是写在客户端的一个txt文件，里面包括你登录信息之类的，这样你下次在登录某个网站，就会自动调用cookie自动登录用户名；session和cookie差不多，只是session是写在服务器端的文件，也需要在客户端写入cookie文件，但是文件里是你的浏览器编号.Session的状态是存储在服务器端，客户端只有session id；而Token的状态是存储在客户端。

token可以抵抗csrf，cookie+session不行

假如用户正在登陆银行网页，同时登陆了攻击者的网页，并且银行网页未对csrf攻击进行防护。攻击者就可以在网页放一个表单，该表单提交src为http:/ /www.bank.com/api/transfer，body为count=1008&to=Tom。倘若是session+cookie，用户打开网页的时候就已经转给Tom1000元了.因为form发
起的POST请求并不受到浏览器同源策略的限制，因此可以任意地使用其他域的Cookie向其他域发送POST请求，形成CSRF攻击。在post请求的瞬间，cookie会被浏览器自动添加到请求头中。但token不同，token是开发者为了防范csrf而特别设计的令牌，浏览器不会自动添加到headers里，攻击者也无法访问用户的token，所以提交的表单无法通过服务器过滤，也就无法形成攻击。

token认证流程
token的认证流程与cookie很相似

• 用户登录，成功后服务器返回Token给客户端。
• 客户端收到数据后保存在客户端
• 客户端再次访问服务器，将token放入headers中
• 服务器端采用filter过滤器校验。校验成功则返回请求数据，校验失败则返回错误码

分布式情况下的session和token
我们已经知道session时有状态的，一般存于服务器内存或硬盘中，当服务器采用分布式或集群时，
session就会面对负载均衡问题。

• 负载均衡多服务器的情况，不好确认当前用户是否登录，因为多服务器不共享session。这个问题也可以将session存在一个服务器中来解决，但是就不能完全达到负载均衡的效果。当今的几种解决session负载均衡的方法。

而token是无状态的，token字符串里就保存了所有的用户信息

• 客户端登陆传递信息给服务端，服务端收到后把用户信息加密(token）传给客户端，客户端将token存放于localStroage等容器中。客户端每次访问都传递token，服务端解密token，就知道这个用户是谁了。通过cpu加解密，服务端就不需要存储session占用存储空间，就很好的解决负载均衡多服务器的问题了。这个方法叫做JWT(Json Web Token)

总结：

• session存储于服务器，可以理解为一个状态列表，拥有一个唯一识别符号sessionld，通常存放于cookie中。服务器收到cookie后解析出sessionld，再去session列表中查找，才能找到相应session。
• cookie类似一个令牌，装有sessionld，存储在客户端，浏览器通常会自动添加。
• token也类似一个令牌，无状态，用户信息都被加密到token中，服务器收到token后解密就可知道是哪个用户。需要开发者手动添加。
• jwt只是—个跨域认证的方案

文章地址：
【1】干掉状态：从session到token
【2】Cookie、Session、Token那点事儿（原创）
【3】彻底弄懂session、cookie、token