web中两种登录状态保存方式:JWT和Session

发布时间 2023-11-29 15:21:06作者: 奥托

由于http是无状态的,也就是说上一次请求和下一次请求之间没有任何关联。
那如何实现登录状态的保存呢?

一般使用两种方案:

  1. 服务端存储的session + cookie的方案
  2. 客户端存储的jwt token的方案

但是这两种方式都有各自的缺点。

给http加状态,那就给每个请求打上标记(cookie),然后在服务端存储这个标记对应的数据(session)。这样每个被标记的请求就可以找到对应的数据,自然就可以做到登录,权限等状态的存储。


这个标记是在每次请求中自动带上的,所以Http设计了cookie的机制;
然后根据cookie里的标记去查找的服务端对应的数据叫做session,这个标记就是sessionid

如图,因为每次请求自动带上cookie,那这两次请求就都可以找到id为1对应的session,自然就知道当前登录的用户是谁,也可以存储其他状态数据。
这就是session+cookie的给http添加状态的方案
这种方案最的问题就是 CSRF(跨站请求伪造):

CSRF

因为cookie会在请求时自动带上,如果用户在网站A登陆过,再访问网站B,如网站B中有个按钮会请求网站A,那么cookie依旧会带上,这时候就不用再登录了。
万一点击这些按钮会很危险。
为了解决这个问题,我们一般会验证 referer,就是请求是哪个网站发起的,如果发起请求的网站不对,那就阻止掉。
但这样依然不能完全解决问题,万一你用的浏览器也是有问题的,能伪造 referer 呢?
所以一般会用随机值来解决,每次随机生成一个值返回,后面再发起的请求需要包含这个值才行,否则就认为是非法的。
这个随机值叫做 token,可以放在参数中,也可以放在 header 中,因为钓鱼网站拿不到这个随机值,就算带了 cookie 也没发通过服务端的验证。
这是 session + cookie 这种方案的一个缺点,但是是有解决方案的。
它还有别的缺点,比如分布式的时候:

分布式session:

session是把状态数据保存在服务端,如果有多台服务器,那服务器之间如何同步session

例如:登录之后的session是保存在服务器A的,但是某个功能会访问到服务器B,这时候服务器B是没有对应的ssession的,就没法完成对应都的功能。
这种问题有两个解决方案:

  1. session 复制,也就是通过一种机制在各台机器自动复制 session,并且每次修改都同步下。这个有对应的框架来做,比如 java 的 spring-session。
  2. 把 session 保存在 redis,这样每台服务器都去那里查,只要一台服务器登录了,其他的服务器也就能查到 session,这样就不需要复制了


    分布式会话的场景,redis+session的方案更常用一点

session + cookie 还有跨域的问题:

跨域

cookie是为了安全,是做了domain的限制的,设置cookie的时候会指定一个 domain,只有这个 domain的请求才会带上cookie。
而且还可以设置过期时间,路径等等:

那万一是不同 domain 的请求呢?也就是跨域的时候,怎么带 cookie 呢?
a.xxx.com 和 b.xxx.com 这种还好,只要把 domain 设置为顶级域名 xxx.com 就可以了,那二三级域名不同也能自动带上。

但如果顶级域名也不同就没办法了,这种只能在服务端做下中转,把这俩个域名统一成同一个。

上面说的不是 ajax 请求,ajax 请求有额外的机制:

ajax 请求跨域的时候是不会挟带 cookie 的,除非手动设置 withCredentials 为 true 才可以。

而且也要求后端代码设置了对应的 header:

Access-Control-Allow-Origin: "当前域名";
Access-Control-Allow-Credentials: true

这里的 allow origin 设置 * 都不行,必须指定具体的域名才能接收跨域 cookie。
这是 session + cookie 方式的第三个坑,解决方案如下:

  1. 将Cookie的SameSite值设为None,Secure值改为true,并且升级为https,我们就可以跨域使用Cookie。
  2. 将Cookie的SameSite值设为Lax/Strict,并且将前后端部署在同一台服务器下,我们就可以在同一站点使用Cookie。

来总结一下session+cookie这种方案:

session + cookie 的给 http 添加状态的方案是服务端保存 session 数据,然后把 id 放入 cookie 返回,cookie 是自动携带的,每个请求可以通过 cookie 里的 id 查找到对应的 session,从而实现请求的标识。这种方案能实现需求,但是有 CSRF、分布式 session、跨域等问题,不过都是有解决方案的。

session + cookie 的方案确实不太完美,我们再来看另一种方式怎么样:


客户端存储的token

session + cookie 的方案是把状态数据保存在服务端,再把 id 保存在 cookie 里来实现的。

既然这样的方案有那么多的问题,那我反其道而行之,不把状态保存在服务端了,直接全部放在请求里,也不放在 cookie 里了,而是放在 header 里,这样是不是就能解决那一堆问题了呢?

token 的方案常用 json 格式来保存,叫做 json web token,简称 JWT。

JWT 是保存在 request header 里的一段字符串(比如用 header 名可以叫 authorization),它分为三部分:

如图 JWT 是由 header、payload、verify signature 三部分组成的:

header 部分保存当前的加密算法,payload 部分是具体存储的数据,verify signature 部分是把 header 和 payload 还有 salt 做一次加密之后生成的。(salt,盐,就是一段任意的字符串,增加随机性)

这三部分会分别做 Base64,然后连在一起就是 JWT 的 header,放到某个 header 比如 authorization 中:

authorization: Bearer xxxxx.xxxxx.xxxx

请求的时候把这个 header 带上,服务端就可以解析出对应的 header、payload、verify signature 这三部分,然后根据 header 里的算法也对 header、payload 加上 salt 做一次加密,如果得出的结果和 verify signature 一样,就接受这个 token。

把状态数据都保存在 payload 部分,这样就实现了有状态的 http:

而且这种方式是没有 session + cookie 那些问题的,我们分别来看一下:

CSRF:因为不是通过自动带的 cookie 来关联服务端的 session 保存的状态,所以没有 CSRF 问题。

分布式 session: 因为状态不是保存在服务端,所以无论访问哪台服务器都行,只要能从 token 里解析出状态数据就行。

跨域:因为不是 cookie 那一套,自然也没有跨域的限制,只要手动带上 JWT 的 header 就行。

看起来这种方式好像很完美?

其实也不是,JWT 有 JWT 的问题:

安全性
因为 JWT 把数据直接 Base64 之后就放在了 header 里,那别人就可以轻易从中拿到状态数据,比如用户名等敏感信息,也能根据这个 JWT 去伪造请求。

所以 JWT 要搭配 https 来用,让别人拿不到 header。


性能:
JWT 把状态数据都保存在了 header 里,每次请求都会带上,比起只保存个 id 的 cookie 来说,请求的内容变多了,性能也会差一些。

所以 JWT 里也不要保存太多数据。


没法让 JWT 失效:
session 因为是存在服务端的,那我们就可以随时让它失效,而 JWT 不是,因为是保存在客户端,那我们是没法手动让他失效的。

比如踢人、退出登录、改完密码下线这种功能就没法实现。

但也可以配合 redis 来解决,记录下每个 token 对应的生效状态,每次先去 redis 查下 jwt 是否是可用的,这样就可以让 jwt 失效。

所以说,JWT 的方案虽然解决了很多 session + cookie 的问题,但也不完美。

小结下:

JWT 的方案是把状态数据保存在 header 里,每次请求需要手动携带,没有 session + cookie 方案的 CSRF、分布式、跨域的问题,但是也有安全性、性能、没法控制等问题。