在前後端分離開發時爲什麼需要用戶認證呢？原因是由於HTTP協定是不儲存狀態的(stateless)，這意味着當我們透過帳號密碼驗證一個使用者時，當下一個request請求時它就把剛剛的資料忘了。於是我們的程序就不知道誰是誰，就要再驗證一次。所以爲了保證系統安全，我們就需要驗證用戶否處於登錄狀態。
傳統方式
前後端分離通過Restful API進行數據交互時，如何驗證用戶的登錄信息及權限。在原來的項目中，使用的是最傳統也是最簡單的方式，前端登錄，後端根據用戶信息生成一個token，並保存這個 token 和對應的用戶id到數據庫或Session中，接着把 token 傳給用戶，存入瀏覽器 cookie，之後瀏覽器請求帶上這個cookie，後端根據這個cookie值來查詢用戶，驗證是否過期。
但這樣做問題就很多，如果我們的頁面出現了 XSS 漏洞，由於 cookie 可以被 JavaScript 讀取，XSS 漏洞會導致用戶 token 泄露，而作爲後端識別用戶的標識，cookie 的泄露意味着用戶信息不再安全。儘管我們通過轉義輸出內容，使用 CDN 等可以儘量避免 XSS 注入，但誰也不能保證在大型的項目中不會出現這個問題。
在設置 cookie 的時候，其實你還可以設置 httpOnly 以及 secure 項。設置 httpOnly 後 cookie 將不能被 JS 讀取，瀏覽器會自動的把它加在請求的 header 當中，設置 secure 的話，cookie 就只允許通過 HTTPS 傳輸。secure 選項可以過濾掉一些使用 HTTP 協議的 XSS 注入，但並不能完全阻止。
httpOnly 選項使得 JS 不能讀取到 cookie，那麼 XSS 注入的問題也基本不用擔心了。但設置 httpOnly 就帶來了另一個問題，就是很容易的被 XSRF，即跨站請求僞造。當你瀏覽器開着這個頁面的時候，另一個頁面可以很容易的跨站請求這個頁面的內容。因爲 cookie 默認被髮了出去。
另外，如果將驗證信息保存在數據庫中，後端每次都需要根據token查出用戶id，這就增加了數據庫的查詢和存儲開銷。若把驗證信息保存在session中，有加大了服務器端的存儲壓力。那我們可不可以不要服務器去查詢呢？如果我們生成token遵循一定的規律，比如我們使用對稱加密算法來加密用戶id形成token，那麼服務端以後其實只要解密該token就可以知道用戶的id是什麼了。不過呢，我只是舉個例子而已，要是真這麼做，只要你的對稱加密算法泄露了，其他人可以通過這種加密方式進行僞造token，那麼所有用戶信息都不再安全了。恩，那用非對稱加密算法來做呢，其實現在有個規範就是這樣做的，就是我們接下來要介紹的 JWT。
Json Web Token（JWT）
JWT 是一個開放標準(RFC 7519)，它定義了一種用於簡潔，自包含的用於通信雙方之間以 JSON 對象的形式安全傳遞信息的方法。JWT 可以使用 HMAC 算法或者是 RSA 的公鑰密鑰對進行簽名。它具備兩個特點：
-
簡潔(Compact)
可以通過URL, POST 參數或者在 HTTP header 發送，因爲數據量小，傳輸速度快
-
自包含(Self-contained)
負載中包含了所有用戶所需要的信息，避免了多次查詢數據庫
JWT 組成
- Header 頭部
頭部包含了兩部分，token 類型和採用的加密算法
{
"alg": "HS256",
"typ": "JWT"
}
它會使用 Base64 編碼組成 JWT 結構的第一部分,如果你使用Node.js，可以用Node.js的包base64url來得到這個字符串。
Base64是一種編碼，也就是說，它是可以被翻譯回原來的樣子來的。它並不是一種加密過程。
- Payload 負載
這部分就是我們存放信息的地方了，你可以把用戶 ID 等信息放在這裏，JWT 規範裏面對這部分有進行了比較詳細的介紹，常用的由 iss（簽發者），exp（過期時間），sub（面向的用戶），aud（接收方），iat（簽發時間）。
{
"iss": "lion1ou JWT",
"iat": 1441593502,
"exp": 1441594722,
"aud": "www.example.com",
"sub": "[email protected]"
}
同樣的，它會使用 Base64 編碼組成 JWT 結構的第二部分
- Signature 簽名
前面兩部分都是使用 Base64 進行編碼的，即前端可以解開知道里面的信息。Signature 需要使用編碼後的 header 和 payload 以及我們提供的一個密鑰，然後使用 header 中指定的簽名算法（HS256）進行簽名。簽名的作用是保證 JWT 沒有被篡改過。
三個部分通過.連接在一起就是我們的 JWT 了，它可能長這個樣子，長度貌似和你的加密算法和私鑰有關係。
eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpZCI6IjU3ZmVmMTY0ZTU0YWY2NGZmYzUzZGJkNSIsInhzcmYiOiI0ZWE1YzUwOGE2NTY2ZTc2MjQwNTQzZjhmZWIwNmZkNDU3Nzc3YmUzOTU0OWM0MDE2NDM2YWZkYTY1ZDIzMzBlIiwiaWF0IjoxNDc2NDI3OTMzfQ.PA3QjeyZSUh7H0GfE0vJaKW4LjKJuC3dVLQiY4hii8s
其實到這一步可能就有人會想了，HTTP 請求總會帶上 token，這樣這個 token 傳來傳去佔用不必要的帶寬啊。如果你這麼想了，那你可以去了解下 HTTP2，HTTP2 對頭部進行了壓縮，相信也解決了這個問題。
- 簽名的目的
最後一步簽名的過程，實際上是對頭部以及負載內容進行簽名，防止內容被竄改。如果有人對頭部以及負載的內容解碼之後進行修改，再進行編碼，最後加上之前的簽名組合形成新的JWT的話，那麼服務器端會判斷出新的頭部和負載形成的簽名和JWT附帶上的簽名是不一樣的。如果要對新的頭部和負載進行簽名，在不知道服務器加密時用的密鑰的話，得出來的簽名也是不一樣的。
- 信息暴露
在這裏大家一定會問一個問題：Base64是一種編碼，是可逆的，那麼我的信息不就被暴露了嗎？
是的。所以，在JWT中，不應該在負載裏面加入任何敏感的數據。在上面的例子中，我們傳輸的是用戶的User ID。這個值實際上不是什麼敏感內容，一般情況下被知道也是安全的。但是像密碼這樣的內容就不能被放在JWT中了。如果將用戶的密碼放在了JWT中，那麼懷有惡意的第三方通過Base64解碼就能很快地知道你的密碼了。
因此JWT適合用於向Web應用傳遞一些非敏感信息。JWT還經常用於設計用戶認證和授權系統，甚至實現Web應用的單點登錄。
JWT 使用
- 首先，前端通過Web表單將自己的用戶名和密碼發送到後端的接口。這一過程一般是一個HTTP POST請求。建議的方式是通過SSL加密的傳輸（https協議），從而避免敏感信息被嗅探。
- 後端覈對用戶名和密碼成功後，將用戶的id等其他信息作爲JWT Payload（負載），將其與頭部分別進行Base64編碼拼接後簽名，形成一個JWT。形成的JWT就是一個形同lll.zzz.xxx的字符串。
- 後端將JWT字符串作爲登錄成功的返回結果返回給前端。前端可以將返回的結果保存在localStorage或sessionStorage上，退出登錄時前端刪除保存的JWT即可。
- 前端在每次請求時將JWT放入HTTP Header中的Authorization位。(解決XSS和XSRF問題)
- 後端檢查是否存在，如存在驗證JWT的有效性。例如，檢查簽名是否正確；檢查Token是否過期；檢查Token的接收方是否是自己（可選）。
- 驗證通過後後端使用JWT中包含的用戶信息進行其他邏輯操作，返回相應結果。
和Session方式存儲id的差異
Session方式存儲用戶id的最大弊病在於Session是存儲在服務器端的，所以需要佔用大量服務器內存，對於較大型應用而言可能還要保存許多的狀態。一般而言，大型應用還需要藉助一些KV數據庫和一系列緩存機制來實現Session的存儲。
而JWT方式將用戶狀態分散到了客戶端中，可以明顯減輕服務端的內存壓力。除了用戶id之外，還可以存儲其他的和用戶相關的信息，例如該用戶是否是管理員、用戶所在的分組等。雖說JWT方式讓服務器有一些計算壓力（例如加密、編碼和解碼），但是這些壓力相比磁盤存儲而言可能就不算什麼了。具體是否採用，需要在不同場景下用數據說話。
- 單點登錄
Session方式來存儲用戶id，一開始用戶的Session只會存儲在一臺服務器上。對於有多個子域名的站點，每個子域名至少會對應一臺不同的服務器，例如：www.taobao.com，nv.taobao.com，nz.taobao.com，login.taobao.com。所以如果要實現在login.taobao.com登錄後，在其他的子域名下依然可以取到Session，這要求我們在多臺服務器上同步Session。使用JWT的方式則沒有這個問題的存在，因爲用戶的狀態已經被傳送到了客戶端。
總結
JWT的主要作用在於
（一）可附帶用戶信息，後端直接通過JWT獲取相關信息。
（二）使用本地保存，通過HTTP Header中的Authorization位提交驗證。但其實關於JWT存放到哪裏一直有很多討論，有人說存放到本地存儲，有人說存 cookie。個人偏向於放在本地存儲，如果你有什麼意見和看法歡迎提出。
轉載自http://lion1ou.win/2017/01/18/
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