秋招突击——821——知识补充——计算机网络——cookie、session和token

引言

• 马上要面试了，总是觉得会被问到对应的cookie、session和token等解决HTTP无状态的一些协议，这里就整理一下。
• 除此之外，心里比较紧张，因为估计是最后一轮技术面，过了这个我秋招算是结束了一半了吧！
• 先别扯这些，继续看吧，不能浪费时间，面试完了，晚上好好整理一下，然后在刷两道题目。
• 参考信息
  • 图解|cookie、session、token的那些事儿
  • 19 让我知道你是谁：HTTP的Cookie机制
  • 凤凰架构——凭证

正文

• HTTP本身是无状态，但是很多应用都是基于状态记录实现的，电子商城要记录用户购买商品数量、视频网站需要记录用户的登录状态和保存用户的浏览记录。
• 主要是通过cookie、session和token解决

Cookie——客户端存储和管理

1、基本介绍

• 提示作用的小纸条
  • 是服务器发送到客户端浏览器，并保存在本地的一小块数据，会在浏览器下次向同一服务器再次发送请求时，被携带并发送到服务器上。
• 具体作用
  • 身份识别，管理会话事物：告知服务端两个请求是否来自同一个浏览器
  • 对网页的个性化设置：用户自定义设置、主题等
  • 广告跟踪：第三方收集你访问目标网站的cookie，然后针对性的对你投放广告

2、Cookie的创建交互过程

• 服务端Set-Cookie标记
  • 服务端受到客户端的HTTP请求后，在返回的响应中，会添加set-cookie字段
    • 其中包含了创建的独特的身份标识数据“key=value”
• 客户端保存cookie
  • 客户端收到请求之后，会保存下Cookie
  • 后续每一次请求，都附加Cookie信息发送给服务器
  • 如果更换了浏览器就没有办法再次成功创建链接

3、具体交互过程见下图

4、存在的问题

• 明文传输：
  • 容易被劫持攻击
  • 跨站伪造请求：利用你的cookie向银行发起转账请求
• 网络负载高
  • 每次发送信息都会有额外的流量消耗
• 数量和容量限制
  • cookie有容量和数量的限制，无法发送复杂消息
• 潜在的网络攻击

5、Cookie中包含的信息字段

• Expires
  • 过期截至时间
• Max-Age
  • 最大生存时间，接受时间+最大生存时间 就是过期时间
• 作用域
  • Domain：当前cookie发送给特定的网站域名
  • Path：访问路径

Session——服务端存储和管理

1、简介

• Session表示服务器和浏览器的一次会话过程
• 完全由服务端掌握

2、通信流程

• 1、保存通信信息并生成Session ID

  • Session机制将用户的所有活动信息、上下文信息、登录信息等存储在服务端
  • 根据会话信息生成一个唯一标识的ID发送给客户端

• 2、客户端保存SessionID标签并放置在请求头上

  • 客户端保存，并在后续的通信中，将Session ID放在请求头

• 3、客户端验证SessionID读取通信细节

3、主要实现方式

• Cookie

  • 首选，默认开通并使用的方式

• URL重写

  • 将会话标识号以参数的形式附加在超链接的URL地址后面

4、存在问题

• 海量用户时，巨大的存储压力

  • Session存储在服务端，用户量很大的场景，占用空间会很多

• 分布式系统中的信息共享问题

  • 分布式系统中使用不同的机器存储Session，会有共享问题，无法保证访问的Session在当前机器中存在
    • 信息复制和重建浪费资源
    • 定制化哈希，将session映射到不同的机器上
    • 使用session代理实现信息共享。

Token

1、简介

• 服务端根据客户端发送过来的信息生成的令牌，发送给客户端
• 具有时效性的一种验证身份的手段

2、交互流程

• token生成过程
  • 准备载荷PayLoad
    • 以Json的格式保存用户非敏感信息，但是能够表示用户 状态的信息
  • 编码载荷PayLoad
    • 将json转成字符串 ，并使用Base64编码
  • 准备头部header
    • Token类型和哈希算法
  • 组合头部和载荷
    • 使用.连接起头部和载荷
  • 生成签名
    • 头部 + 载荷》特定哈希算法生成哈希值》私钥进行签名
    • 将签名的结果进行Base64编码
  • 组装和发送Token
    • 头部(base64编码).载荷(base64编码).签名(base64编码) 进行连接，形成token串，然后进行发送。

• token验证过程
  • 提取Token
    • 提取token中的header字段和PayLoad字段
  • 生成临时signature
    • 使用服务端保存的密钥，base64编码下的header和payload进行加密，生成临时签名
  • 比较签名是否修改
    • 比较临时signature和原来的signature是否相同的
      • 相同，说明没有修改过，验证是否过期，没有过期就处理请求
      • 不同，说明已经修改过了，不合法，返回失败信息401（未授权状态码）

补充

签名和加密的区别

1、目的不同

• 加密：
  • 保护数据的机密性，防止未经授权的人访问和读取数据
  • 只有授权用户才能解密的格式
    • 对于对称加密而言，就是同时持有密码的两方才能解密
    • 对于非对称加密而言，就是公钥进行加密，然后私钥进行界面，持有私钥的才能获取信息
• 签名：
  • 验证数据的完整性和来源的真实性——发送者有很多，只有持有私钥发送的才是合法的
  • 签名
    • 持有私钥方，对数据进行加密。（其他人持有公钥可以解密，但是没有私钥，没有办法加密，所以无法修改）
    • 接收方使用发送方的公钥的来验证签名的有效性，确认数据在传输过程中是否被更改过。

2、使用方式不同

• 加密

  • 非对称加密
    • 公钥进行加密，私钥持有者进行解密，是单向发送的
  • 对称加密
    • 通信双方使用相同密钥，双向通信

• 签名

  • 私钥
    • 对数据进行签名，生成签名文件
    • 签名者持有的，Token中就是的服务端就是签名持有者
  • 公钥
    • 对签名进行验证，对私钥进行解密，验证数据是否完整
    • 公开给所有需要验证签名的人

常见的加密算法和签名算法

签名算法

• RSA
• DSA
• ECDSA

加密算法

• 对称加密算法
  • AES、ADS、IDEA
• 非对称加密算法
  • RSA、RCDHE

面试题

1、HTTP用户后续的操作，服务端如何知道属于同一个用户？如果服务端是一个集群机器怎么办？

Session Cookie机制

• 通过session cookie机制实现用户登录状态的管理
  • 服务端验证客户端的用户信息后，通过验证会对当前的会话生成唯一的session id，分别保存在服务器端以及通过cookie 发送给客户端，并设定set-cookie字段
  • 后续客户端在访问网站时，将带有session id的cookie发送给服务端，服务端通过匹配数据库来获取之前的用户信息，避免重复登陆

集群请求

• ** redis保存所有Session ID**
  • 使用redis作为缓存保存所有的Session ID，然后由redis进行session id的检索和判定
  • 单点故障，多机部署成本高
• 使用JWT
  • JWT的状态信息是保存在客户端的，不过会附加上对应的signature，防止token被修改

2、如果禁用了Cookie，怎么实现Session

• 一般是通过cookie传输session id的
• 可以通过重写URL来实现，在URL中增加一个字段sessionid=

3、Cookie、Session和Token有什么区别？

存储位置

• Cookie是存储在客户端，通过HTTP头传递给服务器来通信
• Session是存储在服务端，服务器的内存或者数据库
• Token存储在客户端，但是以加密的方式存储在客户端LocalStorage和SessionStorage中

安全性

• cookie存储在客户端，存在窃取和篡改的风险
• Session存储在服务端，通过session-id在客户端和服务器之间进行关联，避免敏感数据直接暴漏
• Token加密算法生成，有效期短，并且单向不可逆

跨域支持不同

• Cookie不支持跨域传输，不同域名下cookie不能混用
• Session不支持跨域传输，Session一般是通过cookie来传输SessionID
• Token是保存在客户端的localStorage，并且作为请求头的一部分发送给服务器，不同域名的Token可以共享，只要的密钥共享就行了

状态管理不同

• cookie是应用程序通过在客户端临时存储数据，实现状态管理的一种机制
• session是服务器记录状态的方式，为每一个会话分配一个session ID，并将其和用户状态相关联
• token是用于认证和授权的机制，表示用户的身份信息和权限信息

4、JWT原理和校验机制

• 如下图

  • 生成token

    • 服务器校验用户的账号和密码，然后生成token，主要有三部分构成，分别是header和payload
    • header指明了当前token的类型，默认一般是jwt，然后签名算法是加密这个token的常见的加密算法
    • payload是负载，包含了用户的标识符，用户的权限信息，
    • 然后对payload和header分别进行base64编码，并使用.链接
    • 接着使用指定的签名算法，使用保存在服务端的私钥对前两者的链接进行加密，生成signature，然后再用base64编码
    • 最后将上述三者使用.链接，然后在发送给客户端

  • 校验token

    • 获取token中的header和payload，然后使用保存的密钥对其进行加密，生成临时token
    • 然后再和signature进行比较
      

5、JWT令牌为什么能够就解决集群部署问题

• JWT中包含了用户的身份、状态等信息，这些信息是保存在客户端的，然后服务端只需要保存的对应的私钥就行了！

6、JWT的缺点

1、难以主动失效

• 一旦签发，所有的逻辑都和服务器无关，除非另外自动到期失效。
  • 黑名单：将需要额外判断失效的令牌存起来，如果在这里面就默认是无效的
    2、防盗用
• 令牌里面含有用户的身份认证信息，一旦泄露很危险，所以一般设置的过期时间都比较短

7、什么是跨域？什么情况下会发生跨域请求？

同资源的定义

• 协议、端口、域名相同
• 限制一个网页中的脚本只能访问同源下的资源，不能访问其他域下的资源

跨域限制

• 跨域请求在浏览器上是不被允许的，只要在浏览器上发生了跨域请求，就会报错，No Access-Control-Allow-Origin

绕过跨域限制的方式

• 使用反向代理
  • 通过Nginx等工具设置反向代理，将请求发送到目标服务器
• CORS跨域共享技术

总结

• 目前是将cookie、Session还有token都画图画了一遍，理解更加深刻了，基本上很多东西都是可以根据这个图片内容推导出来的！
• 加油！继续准备面试！