JWT原理和COOKIE原理

Posted 2020-12-21 zj555

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• 1. COOKIE 使用和优缺点
  • 1.1 cookie 原理:用户名+密码
  • 1.2 session 使用原理
  • 1.3 session 使用缺点
  • 1.4 常用解决session方法
• 2. JWT介绍
  • 2.1 jwt原则
  • 2.2 JWT的数据结构
  • 2.3 jwt核心
  • 2.4 jwt特点分析

1. COOKIE 使用和优缺点

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1.1 cookie 原理:用户名+密码

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• cookie是保存再用户浏览器端，用户名和密码等明文信息
  

1.2 session 使用原理

• session是存储再服务器端的一段字符串，相当于字典的key
  
• 1.用户向服务器发送用户名和密码。
• 2.验证服务器后，相关数据（如用户角色，登录时间等）将保存再当前会话中。
• 3.服务器向用户放回session_id, session信息都会写入到用户的Cookie。
• 4.用户的每个后续请求都将通过再Cookie中取出session_id传给服务器。
• 5.服务器收到session_id并对比之前保存的数据，确认用户的身份。
  

1.3 session 使用缺点

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• 1.这种模式最大的问题是，没有分布式架构，无法支持横向扩展。
• 2.如果使用一个服务器，该模式完全没有问题。
• 3.但是，如果它是服务器群集或面向服务器的跨域体系结构的话，则需要一个统一的session数据库来保存会话数据实现共享。
• 4.这样负载均衡下的每个服务器才可以正确的验证用户身份。

1.4 常用解决session方法

• 1.一种解决方案是通过持久化session数据，写入数据库或文件持久化层等。

• 2.收到请求后，验证服务器从持久层请求数据。

• 3.依赖于吃鸡层的数据库或者问题系统，会有单点风险，如果持久层失败，整个认证体系都会挂掉。
  

• 第一种：没有session持久化

  • 没有分布式架构，无法支持横向扩展
  • session默认存储再内存中，如果把代码部署在多台机器上，session保存到了其中某一台机器的内存中
  • 用户如果在A机器上登录，只有A机器的内存中存了这个session的key，如果请求nginx路由到B机器，B机器内存中没有这个session数据，就需要重新登录

• 第二种：写入数据库或文件持久化

  • 解决了横向扩展问题
  • 数据库持久层出现问题，所有集群都没办法登录，单点故障
  • 如果数据放到mysql中，用户量过大，查询很慢，效率很低

2. JWT介绍

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2.1 jwt原则

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• 最简单理解:jwt本质就是，‘把用户信息通过加密后生成的一个字符串‘

JWT的原则是在服务器身份验证之后，将生成一个JSON对象并将其发送回用户
{
"UserName": "Chongchong",
"Role": "Admin",
"Expire": "2018-08-08 20:15:56"
}

之后，当用户与服务器通信时，客户在请求中发回JSON对象，服务器仅依赖于这个JSON对象来标识用户。
为了防止用户篡改数据，服务器将在生成对象时添加签名（有关详细信息，请参阅下问）。
服务器不报错任何会话数据，即服务器变问无状态，使其更容易扩展

2.2 JWT的数据结构

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• 1）jwt头：jwt头部分是一个描述JWT元数据的JSON对象

• 2）有效载荷：七个默认字段+自定义私有字段

• 3）签名=HMACSHA256(base64UrlEncode(header)+"."base64UrlEncode(payload), secret)

  

第一部分：JWT头

• base64UrlEncode(header) ---> 字符串

# JWT头部是一个描述JWT元数据的JSON对象，通常如下所示。
{
"alg": "HS256",
"typ": "JWT"
}
# 1）alg属性表示签名使用的算法，默认为HMAC SHA256（写为HS256）：
# 2）typ属性表示令牌的类型，JWT令牌统一写为JWT。
# 3）最后，使用Base64 URL算法将上述JSON对象转换为字符串保存。

第二部分：有效载荷没有敏感数据的用户信息

• base64UrlEncode(payload) ---> 字符串

# 1. 有效载荷部分，是JWT的主体内容部分，也是一个JSON对象，包含需要传递的数据。JWT指定七个默认字段提供选择。
‘‘‘
iss：发行人
exp：到期时间
sub：主题
aud：用户
nbf：在此之前不可用
iat：发布时间
jti：JWT ID用于标识该JWT
‘‘‘

# 2. 除以上默认字段外，我们还可以自定义私有字段，如下例：
{
"sub": "1234567890",
"name": "chongchong",
"admin": true
}

# 3. 注意
默认情况下JWT是未加密的，任何人都可以解读其内容，隐藏不要构建隐私信息字段，存放保密信息，以防止信息泄露。
JSON对象也使用Base64 URL算法转换为字符串保存。

第三部分：签名哈希

• 签名 = HMACSHA256(base64UrlEncode(header) +"." base64UrlEncode(payload), secret)

# 1. 签名哈希部分是对上面两部分数据签名， 通过指定的算法生成哈希，以确保数据不会被篡改。
# 2. 首先，需要指定一个密码（secret），该密码仅仅为保存在服务器中，并且不能向用户工开。
# 3. 然后，使用标头中指定的签名算法（默认情况下为HMACSHA256）根据以下公式生成签名。
# 4. HMACSHA256（base64UrlEncode(header) + "." + base64UrlEncode(payload), secret）
# 5. 在计算除签名哈希后，JWT头，有效载荷和签名哈希的三个部分组合成一个字符串，每个部分用 "." 分隔，就构成整个JWT对象。

2.3 jwt核心

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• 1）给用户颁发的token值相当于一把锁，服务器端的密钥相当于一把要是
• 2）每次客户端请求都会携带这把锁，服务器端用密钥去开这把锁，如果无法打开就证明是伪造的

2.4 jwt特点分析

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• 1.JWT的做大缺点是服务器不报错会话状态，所有在使用期间不可能取消令牌或更改令牌的权限，一旦JWT签发，在有效期内将会一致有效。
• 2.JWT本身包含认证信息，隐藏一旦信息泄露，任何人都可以获得令牌的所有权限。
• 3.为了减少盗用和窃取，JWT不建议使用HTTP协议来传输代码，而是使用加密的HTTPS协议进行传输。
• 4.JWT不仅可用于认证，还可用信息交互，善用JWT有助于检索服务器请求数据库的次数。