Session认证机制与JWT认证机制

一、什么是身份认证？

身份认证(Authentication)又称“身份验证”、“鉴权”，是指通过一定的手段，完成对用户身份的确认。
日常生活中的身份认证随处可见，例如:高铁的验票乘车，手机的密码或指纹解锁，支付宝或微信的支付密码等。
在Web开发中，也涉及到用户身份的认证，例如:各大网站的手机验证码登录、邮箱密码登录、二维码登录等。

二、为什么需要身份认证？

　　身份认证的目的，是为了确认当前所声称为某种身份的用户，确实是所声称的用户。
　　例如，你去找快递员取快递，你要怎么证明这份快递是你的。
　　一句话：如何证明你是你？

三、Session认证机制

　　1.HTTP请求的无状态性
　　　　HTTP 协议的无状态性，指的是客户端的每次 HTTP 请求都是独立的，连续多个请求之间没有直接的关系，服务器不会主动保留每次 HTTP 请求的状态。
　　2.使用 Cookie 突破 HTTP 请求的无状态性
　　　　2.1 什么是 Cookie
　　　　　　Cookie 是存储在用户浏览器中的一段不超过 4 KB 的字符串。它由一个名称（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。
　　　　　　不同域名下的 Cookie 各自独立，每当客户端发起请求时，会自动把当前域名下所有未过期的 Cookie 一同发送到服务器。
　　　　2.2 Cookie的四大特点
　　　　　　自动发送，域名独立，过期时限，4KB大小限制
　　3.Cookie 在身份认证中的作用
　　　　客户端第一次请求服务器的时候，服务器通过响应头的形式，向客户端发送一个身份认证的 Cookie，客户端会自动将 Cookie 保存在浏览器中。
　　　　随后，当客户端浏览器每次请求服务器的时候，浏览器会自动将身份认证相关的 Cookie，通过请求头的形式发送给服务器，服务器即可验明客户端的身份。

　　

　　4. Cookie 不具有安全性
　　　　由于 Cookie 是存储在浏览器中的，而且浏览器也提供了读写 Cookie 的 API，因此 Cookie 很容易被伪造，不具有安全性。
　　　　因此不建议服务器将重要的隐私数据，通过 Cookie 的形式发送给浏览器。
　　5. 提高身份认证的安全性---Session认证机制

　　

　　6.Session认证的局限性
　　　　Session 认证机制需要配合 Cookie 才能实现。由于 Cookie 默认不支持跨域访问，所以，当涉及到前端跨域请求后端接口的时候，需要做很多额外的配置，才能实现跨域 Session 认证。
　　7.Cookie与Session的区别
　　（1）存储位置不同：
　　　　Cookie 存储在浏览器当中，Session 存储在服务器当中。
　　（2）安全性不同
　　　　Cookie 存储在浏览器中，浏览器提供获取和修改 Cookie 的API，使得Cookie很容易遭到篡改，而 Session 保存在服务器当中，相对Cookie更加安全。
　　（3）有效期不同
　　　　Cookie 的有效期很久，甚至可以是永久，但是Session为了减轻服务器的压力，会定期清除长时间没有被访问过的（超时的）Session以减轻服务器压力。
　　（4）对服务器压力不同
　　　　Session保存在服务器，每个用户都有一个Session，如果访问量过大，用户过多，会对服务器造成压力。Cookie保存在客户端，不占用服务器资源。

四、JWT认证机制

　　1.JWT的工作原理

　　

　　总结：用户的信息通过 Token 字符串的形式，保存在客户端浏览器中。服务器通过还原 Token 字符串的形式来认证用户的身份。
　　2.JWT的组成部分
　　　　JWT 的三个组成部分，从前到后分别是 Header、Payload、Signature。
　　　　Payload 部分才是真正的用户信息，它是用户信息经过加密之后生成的字符串。
　　　　Header 和 Signature 是安全性相关的部分，只是为了保证 Token 的安全性。
　　3. JWT 的使用方式
　　　　客户端收到服务器返回的 JWT 之后，通常会将它储存在 localStorage 或 sessionStorage 中。
　　　　此后，客户端每次与服务器通信，都要带上这个 JWT 的字符串，从而进行身份认证。推荐的做法是把 JWT 放在 HTTP 请求头的 Authorization 字段中。

五、Session认证机制与JWT认证机制应用场景

　　服务端渲染、不跨域时推荐使用Session
　　前后端分离、跨域时推荐使用JWT

六、Cookie/Session和JWT的优缺点

　　三者共同点：三者都是应用在web中对http无状态协议的补充，达到状态保持
　　　　cokkie：cookie中的信息是以键值对的形式储存在浏览器中的，而且在浏览器中可以直接看到数据
　　　　session：session存储在服务器中，然后发送一个cookie存储在浏览器中，cookie中存储的是session_id通过session_id请求服务器可以获取对应的session信息.
　　　　jwt:由服务器产生加密的json数据包括，header,payload,signature三部分组成，header中通常来说由token的生成算法和类型组成。
　　　　payload中则用来保存相关的状态信息。signature部分由header，payload，secret_key三部分加密生成。
　　1、存储差异
　　　　cookie信息和jwt存储在客户端，session信息存储在服务端，但是cookie是浏览器客户端独有的。
　　2、优劣
　　　　2.1、cookie:
　　　　cookie优点：
　　　　　　2.1.1：简单性 Cookie 是一种基于文本的轻量结构，包含简单的键值对。
　　　　　　2.1.2：数据持久性 虽然客户端计算机上 Cookie 的持续时间取决于客户端上的 Cookie 过期处理和用户干预，Cookie 通常是客户端上持续时间最长的数据保留形式。
　　　　cookie缺点：
　　　　　　2.1.3：大小受到限制 ，大多数浏览器对 Cookie 的大小有 4096 字节的限制，尽管在当今新的浏览器和客户端设备版本中，支持 8192 字节的 Cookie 大小已愈发常见。
　　　　　　2.1.4：非常不安全，cookie将数据裸露在浏览器中，这样大大增大了数据被盗取的风险，所有我们不应该将中要的数据放在cookie中，或者将数据加密处理。
　　　　　　2.1.5：容易被csrf攻击，可以设置csrf_token来避免攻击。
　　　　2.2、session:
　　　　session优点：
　　　　　　2.2.1：session中的信息存储在服务端，相比于cookie就在一定程度上加大了数据的安全性。
　　　　　　2.2.2：session数据存储在服务端，相比于jwt方便进行管理，也就是说当用户登录和主动注销，只需要添加删除对应的session就可以，这样管理起来很方便。
　　　　session缺点:
　　　　　　2.2.3：session存储在服务端，这就增大了服务器的开销，当用户多的情况下，服务器性能会大大降低。
　　　　　　2.2.4：因为是基于cookie来进行用户识别的, cookie如果被截获，用户就会很容易受到跨站请求伪造的攻击。
　　　　　　2.2.5：用户认证之后，服务端做认证记录，如果认证的记录被保存在内存中的话，这意味着用户下次请求还必须要请求在这台服务器上,这样才能拿到授权的资源，
　　　　　　　　　 这样在分布式的应用上，相应的限制了负载均衡器的能力。这也意味着限制了应用的扩展能力。
　　　　2.3、jwt：
　　　　jwt优点：
　　　　　　2.3.1：因为json的通用性，jwt可以支持跨语言请求，像JAVA,JavaScript,NodeJS,PHP等很多语言都可以使用。
　　　　　　2.3.2：因为有了payload部分，所以JWT可以在自身存储一些其他业务逻辑所必要的非敏感信息。
　　　　　　2.3.3：便于传输，jwt的构成非常简单，字节占用很小，所以它是非常便于传输的。
　　　　　　2.3.4：它不需要在服务端保存会话信息, 所以它易于应用的扩展，即信息不保存在服务端，不会存在session扩展不方便的情况。
　　　　jwt缺点：
　　　　　　2.3.5：登录状态信息续签问题。比如设置token的有效期为一个小时，那么一个小时后，如果用户仍然在这个web应用上，这个时候当然不能指望用户再登录一次。
　　　　　　　　　目前可用的解决办法是在每次用户发出请求都返回一个新的token，前端再用这个新的token来替代旧的，这样每一次请求都会刷新token的有效期。
　　　　　　　　　但是这样，需要频繁的生成token。这个方法不仅暴力不优雅，而且每次请求都要做jwt的加密解密，会带来性能问题。
　　　　　　　　　另一种方法是在redis中单独为每个jwt设置过期时间，每次访问时刷新jwt的过期时间。
　　　　　　2.3.6：用户主动注销。JWT并不支持用户主动退出登录，当然，可以在客户端删除这个token，但在别处使用的token仍然可以正常访问。
　　　　　　　　　为了支持注销，我的解决方案是在注销时将该token加入黑名单。
　　　　使用jwt注意点：
　　　　　　2.3.7：在payload中不应该存放敏感信息，以为该部分客户端是可以解密的。
　　　　　　2.3.8：secret_key不能泄露。
　　　　适合使用jwt的场景：
　　　　　　2.3.9：有效期短
　　　　　　2.3.10：只希望被使用一次
　　　　　　比如，用户注册后发一封邮件让其激活账户，通常邮件中需要有一个链接，这个链接需要具备以下的特性：
　　　　　　能够标识用户，该链接具有时效性（通常只允许几小时之内激活），不能被篡改以激活其他可能的账户，一次性的。这种场景就适合使用jwt。
　　　　　　而由于jwt具有一次性的特性。单点登录和会话管理非常不适合用jwt，如果在服务端部署额外的逻辑存储jwt的状态，那还不如使用session。
　　　　　　基于session有很多成熟的框架可以开箱即用，但是用jwt还要自己实现逻辑。

参考：

https://blog.csdn.net/qq_59181609/article/details/125731296

https://cloud.tencent.com/developer/article/1773610

https://blog.csdn.net/weixin_61422097/article/details/120454714

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https://www.nowcoder.com/exam/interview/detail?questionClassifyId=0&questionId=2412490&questionJobId=156&type=1