区分清楚Authentication,Authorization以及Cookie、Session、Token

1. 认证 (Authentication) 和授权 (Authorization)的区别是什么?

这是一个绝大多数人都会混淆的问题。首先先从读音上来认识这两个名词,很多人都会把它俩的读音搞混,所以我建议你先先去查一查这两个单词到底该怎么读,他们的具体含义是什么。

说简单点就是:

  • 认证 (Authentication): 你是谁。
  • 授权 (Authorization): 你有权限干什么。

稍微正式点(啰嗦点)的说法就是:

  • Authentication(认证) 是验证您的身份的凭据(例如用户名/用户ID和密码),通过这个凭据,系统得以知道你就是你,也就是说系统存在你这个用户。所以,Authentication 被称为身份/用户验证。
  • Authorization(授权) 发生在 Authentication(认证)之后。授权嘛,光看意思大家应该就明白,它主要掌管我们访问系统的权限。比如有些特定资源只能具有特定权限的人才能访问比如admin,有些对系统资源操作比如删除、添加、更新只能特定人才具有。

这两个一般在我们的系统中被结合在一起使用,目的就是为了保护我们系统的安全性。

2.1 什么是Cookie ? Cookie的作用是什么?

Cookie 和 Session都是用来跟踪浏览器用户身份的会话方式,但是两者的应用场景不太一样。

维基百科是这样定义 Cookie 的:Cookies是某些网站为了辨别用户身份而储存在用户本地终端上的数据(通常经过加密)。简单来说: Cookie 存放在客户端,一般用来保存用户信息

下面是 Cookie 的一些应用案例:

  1. 我们在 Cookie 中保存已经登录过的用户信息,下次访问网站的时候页面可以自动帮你登录的一些基本信息给填了。除此之外,Cookie 还能保存用户首选项,主题和其他设置信息。
  2. 使用Cookie 保存 session 或者 token ,向后端发送请求的时候带上 Cookie,这样后端就能取到session或者token了。这样就能记录用户当前的状态了,因为 HTTP 协议是无状态的。
  3. Cookie 还可以用来记录和分析用户行为。举个简单的例子你在网上购物的时候,因为HTTP协议是没有状态的,如果服务器想要获取你在某个页面的停留状态或者看了哪些商品,一种常用的实现方式就是将这些信息存放在Cookie

这部分内容参考:https://attacomsian.com/blog/cookies-spring-boot,更多如何在Spring Boot中使用Cookie 的内容可以查看这篇文章。

1)设置cookie返回给客户端

 1@GetMapping("/change-username")
 2public String setCookie(HttpServletResponse response) {
 3    // 创建一个 cookie
 4    Cookie cookie = new Cookie("username", "Jovan");
 5    //设置 cookie过期时间
 6    cookie.setMaxAge(7 * 24 * 60 * 60); // expires in 7 days
 7    //添加到 response 中
 8    response.addCookie(cookie);
 9
10    return "Username is changed!";
11}

2) 使用Spring框架提供的@CookieValue注解获取特定的 cookie的值

1@GetMapping("/")
2public String readCookie(@CookieValue(value = "username", defaultValue = "Atta") String username) {
3    return "Hey! My username is " + username;
4}

3) 读取所有的 Cookie 值

 1@GetMapping("/all-cookies")
 2public String readAllCookies(HttpServletRequest request) {
 3
 4    Cookie[] cookies = request.getCookies();
 5    if (cookies != null) {
 6        return Arrays.stream(cookies)
 7                .map(c -> c.getName() + "=" + c.getValue()).collect(Collectors.joining(", "));
 8    }
 9
10    return "No cookies";
11}

Session 的主要作用就是通过服务端记录用户的状态。 典型的场景是购物车,当你要添加商品到购物车的时候,系统不知道是哪个用户操作的,因为 HTTP 协议是无状态的。服务端给特定的用户创建特定的 Session 之后就可以标识这个用户并且跟踪这个用户了。

Cookie 数据保存在客户端(浏览器端),Session 数据保存在服务器端。相对来说 Session 安全性更高。如果使用 Cookie 的一些敏感信息不要写入 Cookie 中,最好能将 Cookie 信息加密然后使用到的时候再去服务器端解密。

那么,如何使用Session进行身份验证?

很多时候我们都是通过 SessionID 来实现特定的用户,SessionID 一般会选择存放在 Redis 中。举个例子:用户成功登陆系统,然后返回给客户端具有 SessionID 的 Cookie,当用户向后端发起请求的时候会把 SessionID 带上,这样后端就知道你的身份状态了。关于这种认证方式更详细的过程如下:

Session Based Authentication flow

  1. 用户向服务器发送用户名和密码用于登陆系统。
  2. 服务器验证通过后,服务器为用户创建一个 Session,并将 Session信息存储 起来。
  3. 服务器向用户返回一个 SessionID,写入用户的 Cookie。
  4. 当用户保持登录状态时,Cookie 将与每个后续请求一起被发送出去。
  5. 服务器可以将存储在 Cookie 上的 Session ID 与存储在内存中或者数据库中的 Session 信息进行比较,以验证用户的身份,返回给用户客户端响应信息的时候会附带用户当前的状态。

另外,Spring Session提供了一种跨多个应用程序或实例管理用户会话信息的机制。如果想详细了解可以查看下面几篇很不错的文章:

  • Getting Started with Spring Session
  • Guide to Spring Session
  • Sticky Sessions with Spring Session & Redis

4. 什么是 Token?什么是 JWT?如何基于Token进行身份验证?

我们在上一个问题中探讨了使用 Session 来鉴别用户的身份,并且给出了几个 Spring Session 的案例分享。我们知道 Session 信息需要保存一份在服务器端。这种方式会带来一些麻烦,比如需要我们保证保存 Session 信息服务器的可用性、不适合移动端(依赖Cookie)等等。

有没有一种不需要自己存放 Session 信息就能实现身份验证的方式呢?使用 Token 即可!JWT (JSON Web Token) 就是这种方式的实现,通过这种方式服务器端就不需要保存 Session 数据了,只用在客户端保存服务端返回给客户的 Token 就可以了,扩展性得到提升。

JWT 本质上就一段签名的 JSON 格式的数据。由于它是带有签名的,因此接收者便可以验证它的真实性。

下面是 RFC 7519 对 JWT 做的较为正式的定义。

JSON Web Token (JWT) is a compact, URL-safe means of representing claims to be transferred between two parties. The claims in a JWT are encoded as a JSON object that is used as the payload of a JSON Web Signature (JWS) structure or as the plaintext of a JSON Web Encryption (JWE) structure, enabling the claims to be digitally signed or integrity protected with a Message Authentication Code (MAC) and/or encrypted. ——JSON Web Token (JWT)

JWT 由 3 部分构成:

  1. Header :描述 JWT 的元数据。定义了生成签名的算法以及 Token 的类型。
  2. Payload(负载):用来存放实际需要传递的数据
  3. Signature(签名):服务器通过PayloadHeader和一个密钥(secret)使用 Header 里面指定的签名算法(默认是 HMAC SHA256)生成。

在基于 Token 进行身份验证的的应用程序中,服务器通过PayloadHeader和一个密钥(secret)创建令牌(Token)并将 Token 发送给客户端,客户端将 Token 保存在 Cookie 或者 localStorage 里面,以后客户端发出的所有请求都会携带这个令牌。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 Header 的 Authorization字段中:Authorization: Bearer Token

Token Based Authentication flow

  1. 用户向服务器发送用户名和密码用于登陆系统。
  2. 身份验证服务响应并返回了签名的 JWT,上面包含了用户是谁的内容。
  3. 用户以后每次向后端发请求都在Header中带上 JWT。
  4. 服务端检查 JWT 并从中获取用户相关信息。

推荐阅读:

5 什么是OAuth 2.0?

OAuth 是一个行业的标准授权协议,主要用来授权第三方应用获取有限的权限。而 OAuth 2.0是对 OAuth 1.0 的完全重新设计,OAuth 2.0更快,更容易实现,OAuth 1.0 已经被废弃。详情请见:rfc6749。

实际上它就是一种授权机制,它的最终目的是为第三方应用颁发一个有时效性的令牌 token,使得第三方应用能够通过该令牌获取相关的资源。

OAuth 2.0 比较常用的场景就是第三方登录,当你的网站接入了第三方登录的时候一般就是使用的 OAuth 2.0 协议。

推荐阅读:

  • OAuth 2.0 的一个简单解释
  • 10 分钟理解什么是 OAuth 2.0 协议
  • OAuth 2.0 的四种方式
  • GitHub OAuth 第三方登录示例教程

参考

  • https://medium.com/@sherryhsu/session-vs-token-based-authentication-11a6c5ac45e4
  • https://www.varonis.com/blog/what-is-oauth/
  • https://tools.ietf.org/html/rfc6749

原文发布于微信公众号 - 程序员乔戈里(CXYqiaogeli)

原文发表时间:2019-09-30

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