Cookie Session Jwt

Session jwt(json with token) 是什么 以及他们两个直接的区别和联系

前言

http

HTTP是一种无状态协议，同一用户对同一站点进行多次请求对于服务器来说都是新的。Session jwt的出现都是为了保持用户的登录状态，让用户在登录之后的一段时间，在该站点进行任何操作都不需要再次登录。

cookie

cookie是一段不超过4KB的小型文本数据，由一个名称（Name）、一个值（Value）和其它几个用于控制Cookie有效期、安全性、使用范围的可选属性组成。cookie存储在浏览器中，会伴随浏览器的请求发送给服务器端，cookie可以用于存储session和jwt信息。

在浏览器中按下F12键可以查看cookie值，如上图所示，可以看到这个cookie中包含了很多关于userid和video的信息等用户的登录状态。

cookie有被用户篡改或者被非法用户非法截获的可能性，面对诸如此类的攻击手段，可以从服务器端对Cookie进行安全设计，保护措施主要有:（1 ）将mac等客户端网络地址信息加入cookie;（2）对cookie内容进行签字加密，加强有效性验证;（3）对Cookie本身进行随机密钥加密，降低被获取密钥的风险。

session

session是服务器端为了记住用户而创建的对象。

用户第一次登录时，服务器会创建一个session对象和一个与之绑定的sessionid，并将sessionid发送给客户端。

浏览器将sessionid存储在cookie中，在之后的用户访问中，浏览器会将sessionid发送给服务器，服务器根据sessionid实现用户状态管理。

当有多台服务器时，必须要考虑将session信息在多台服务器之间共享。一种方式是将session信息存储在数据库等数据持久层中，但是当持久层出问题时影响很大。另一种方式就是服务器索性不保存 session 数据了，所有数据都保存在客户端，每次请求都发回服务器，jwt（json web token）是其中一种方案。

jwt

JSON Web Token（缩写 JWT）是目前最流行的跨域认证解决方案

JWT 的原理是，服务器认证以后，生成一个 JSON 对象，发回给用户，就像下面这样。

{
  "姓名": "张三",
  "角色": "管理员",
  "到期时间": "2018年7月1日0点0分"
}

以后，用户与服务端通信的时候，都要发回这个 JSON 对象。服务器完全只靠这个对象认定用户身份。为了防止用户篡改数据，服务器在生成这个对象的时候，会加上签名（详见后文）。

服务器就不保存任何 session 数据了，也就是说，服务器变成无状态了，从而比较容易实现扩展。

jwt的数据结构

实际的 JWT 大概就像下面这样。

它是一个很长的字符串，中间用点（.）分隔成三个部分。注意，JWT 内部是没有换行的，这里只是为了便于展示，将它写成了几行。

JWT 的三个部分依次如下。

• Header（头部）

• Payload（负载）

• Signature（签名）

写成一行，就是下面的样子。

Header.Payload.Signature

Header

Header 部分是一个 JSON 对象，描述 JWT 的元数据，通常是下面的样子。

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

上面代码中，alg属性表示签名的算法（algorithm），默认是 HMAC SHA256（写成 HS256）；typ属性表示这个令牌（token）的类型（type），JWT 令牌统一写为JWT。

最后，将上面的 JSON 对象使用 Base64URL 算法（详见后文）转成字符串。

Payload

Payload 部分也是一个 JSON 对象，用来存放实际需要传递的数据。JWT 规定了7个官方字段，供选用。

• iss (issuer)：签发人

• exp (expiration time)：过期时间

• sub (subject)：主题

• aud (audience)：受众

• nbf (Not Before)：生效时间

• iat (Issued At)：签发时间

• jti (JWT ID)：编号

除了官方字段，你还可以在这个部分定义私有字段，下面就是一个例子。

{
  "sub": "1234567890",
  "name": "John Doe",
  "admin": true
}

注意，JWT 默认是不加密的，任何人都可以读到，所以不要把秘密信息放在这个部分。

这个 JSON 对象也要使用 Base64URL 算法转成字符串。

Signature

Signature 部分是对前两部分的签名，防止数据篡改。

首先，需要指定一个密钥（secret）。这个密钥只有服务器才知道，不能泄露给用户。然后，使用 Header 里面指定的签名算法（默认是 HMAC SHA256），按照下面的公式产生签名。

HMACSHA256(
  base64UrlEncode(header) + "." +
  base64UrlEncode(payload),
  secret)

算出签名以后，把 Header、Payload、Signature 三个部分拼成一个字符串，每个部分之间用”点”（.）分隔，就可以返回给用户。

Base64URL

前面提到，Header 和 Payload 串型化的算法是 Base64URL。这个算法跟 Base64 算法基本类似，但有一些小的不同。

JWT 作为一个令牌（token），有些场合可能会放到 URL（比如 api.example.com/?token=xxx）。Base64 有三个字符+、/和=，在 URL 里面有特殊含义，所以要被替换掉：=被省略、+替换成-，/替换成_ 。这就是 Base64URL 算法。

客户端收到服务器返回的 JWT，可以储存在 Cookie 里面，也可以储存在 localStorage。

此后，客户端每次与服务器通信，都要带上这个 JWT。你可以把它放在 Cookie 里面自动发送，但是这样不能跨域，所以更好的做法是放在 HTTP 请求的头信息Authorization字段里面。

Authorization: Bearer <token>

另一种做法是，跨域的时候，JWT 就放在 POST 请求的数据体里面。

jwt特点

（1）JWT 默认是不加密，但也是可以加密的。生成原始 Token 以后，可以用密钥再加密一次。

（2）JWT 不加密的情况下，不能将秘密数据写入 JWT。

（3）JWT 不仅可以用于认证，也可以用于交换信息。有效使用 JWT，可以降低服务器查询数据库的次数。

（4）JWT 的最大缺点是，由于服务器不保存 session 状态，因此无法在使用过程中废止某个 token，或者更改 token 的权限。也就是说，一旦 JWT 签发了，在到期之前就会始终有效，除非服务器部署额外的逻辑。

（5）JWT 本身包含了认证信息，一旦泄露，任何人都可以获得该令牌的所有权限。为了减少盗用，JWT 的有效期应该设置得比较短。对于一些比较重要的权限，使用时应该再次对用户进行认证。

（6）为了减少盗用，JWT 不应该使用 HTTP 协议明码传输，要使用 HTTPS 协议传输。

参考博客：

Session、Cookie、Token 【浅谈三者之间的那点事】 - 腾讯云开发者社区-腾讯云 (tencent.com)

JSON Web Token 入门教程 - 阮一峰的网络日志 (ruanyifeng.com)