无状态的 HTTP

首先我们知道HTTP协议是无状态的，也就是说每一次请求都是独立的，和上一次请求没有关系，也不会携带信息，那么我们访问网站经常需要存储用户信息，怎么办呢，cookie/ session机制就是一种在客户端与服务器之间保持状态的解决方案。

session中文意思为“回话”，代表服务器与浏览器的一次会话过程，这个过程是连续的，也可以时断时续的，它保存了本次客户端与服务端的通信信息。且session数据是存放在服务端的。

cookie

Cookie（复数形态Cookies），中文名称为“小型文本文件”或“小甜饼”。指某些网站为了辨别用户身份而储存在用户本地终端（Client Side）上的数据（通常经过加密）。 ——摘自维基。

原理图：

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第一次访问网站的时候，浏览器发出请求，服务器响应请求后，会将cookie放入到响应请求中，在浏览器第二次发请求的时候，会把cookie带过去，服务端会辨别用户身份，当然服务器也可以修改cookie内容

如何通俗的解释：

1. Cookie 是浏览器访问服务器后，服务器传给浏览器的一段数据。

2. 浏览器需要保存这段数据，不得轻易删除。

3. 此后每次浏览器访问该服务器，都必须带上这段数据。

所以就能得出cookie的特点：

1. 服务器通过设置Set-Cookie 响应头来设置 cookie

2. 浏览器得到 cookie 后，每次同源的请求的请求头都会带上 cookie

3. 服务器读取 cookie 就知道了登录用户的信息（如账户名等）

4. cookie 实际上存储在本地计算机的硬盘里

5. cookie 的最大储存量一般只有4K

那么cookie有哪些缺点呢：

1. Cookie很容易被用户篡改（ Session 可以解决这个问题，防止用户篡改）

2. Cookie 的默认有效期理论上在用户关闭页面后就失效，实际上在在20分钟左右，不同浏览器策略不同。但是后端可以强制设置有效期（如何设置见下文）。

3. Cookie 也有一定的同源策略，不过跟 AJAX 的同源策略稍微有些不同。如：

   • 当请求 qq.com 下的资源时，浏览器会默认带上 qq.com 对应的 Cookie，不会带上 baidu.com 对应的 Cookie

   • 当请求 v.qq.com 下的资源时，浏览器不仅会带上 v.qq.com 的Cookie，还会带上 qq.com 的 Cookie

   • 另外 Cookie 还可以根据路径做限制，请自行了解，这个功能用得比较少。

有了Cookie，我们就可以实现这两件事 ：

• 第一个作用是识别用户身份。如：
  比如用户 A 用浏览器访问了http://a.com，那么http://a.com 的服务器就会立刻给 A 返回一段数据「uid=1」（这就是 Cookie）。当 A 再次访问 http://a.com的其他页面时，就会附带上「uid=1」这段数据。这样服务端就知道 A 是谁了。

• 第二个作用是记录历史。如：
  假设 http://a.com 是一个购物网站，当 A 在上面将商品 B1 、B2 加入购物车时，JS 可以改写 Cookie，改为「uid=1; cart=B1,B2」，表示购物车里有 B1 和 B2 两样商品了。这样一来，当用户关闭网页，过三天再打开网页的时候，依然可以看到 B1 、B2躺在购物车里，因为浏览器并不会无缘无故地删除这个 Cookie。

• （需要注意的是：上面的例子只是为了让大家了解 Cookie 的作用而构想出来的，实际的网站使用 Cookie 时会更谨慎一些。）

cookie不可跨域

我就几个例子你就懂了，当我打开百度的网页，我要设置一个cookie的时候，我的指令如下

javascript:document.cookie='myname=laihuamin;path=/;domain=.baidu.com';复制代码

javascript:document.cookie='myname=huaminlai;path=/;domain=.google.com';复制代码

当我将这两个语句都放到浏览器控制台运行的时候，你会发现一点,注意，上面两个cookie的值是不相同的，看清楚

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显而易见的是，真正能把cookie设置上去的只有domain是.baidu.com的cookie绑定到了域名上，所以上面所说的不可跨域性，就是不能在不同的域名下用，每个cookie都会绑定单一的域名

cookie参数

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cookie/session部分

Session是对于服务端来说的，客户端是没有Session一说的。Session是服务器在和客户端建立连接时添加客户端连接标志，最终会在服务器软件（Apache、Tomcat、JBoss）转化为一个临时Cookie发送给给客户端，当客户端第一请求时服务器会检查是否携带了这个Session（临时Cookie），如果没有则会添加Session，如果有就拿出这个Session来做相关操作。

session由谁创建？什么样的结构？谁来维护？

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Session 整体的工作过程。 大概分为这几个步骤：

1. 浏览器第一次请求网站， 服务端生成 Session ID。

2. 把生成的 Session ID 保存到服务端存储中。

3. 把生成的 Session ID 返回给浏览器，通过 set-cookie。

4. 浏览器收到 Session ID， 在下一次发送请求时就会带上这个 Session ID。

5. 服务端收到浏览器发来的 Session ID，从 Session 存储中找到用户状态数据，会话建立。

6. 此后的请求都会交换这个 Session ID，进行有状态的会话。

   ** 当浏览器一次请求时，服务器会从检查cookie里面是否包含sessionId，如果包含说明我们之前创建过session了，就去查找相应的session，如果没查到就创建一个新的；如果cookie里面不包含sessionId，说明之前没有创建过，就开始创建session，创建后的session由tomcat来维护。**

session的创建：

当我们浏览器第一次访问服务器时，tomcat的ManagerBase类提供创建sessionid的方法，ManagerBase是所有session管理工具类的基类，它是一个抽象类，所有具体实现session管理功能的类都要继承这个类，该类有一个受保护的方法，该方法就是创建sessionId值的方法：tomcat的session的id值生成的机制是一个随机数加时间加上jvm的id值，jvm的id值会根据服务器的硬件信息计算得来，因此不同jvm的id值都是唯一的，创建完session和sessionId后，将sessionId返回给cookie，下次请求时，通过sessionId来查找相应的session信息，就找到了之前保存的用户信息了。

session的销毁：

当回话过期，过着需要销毁时，程序调用HttpSession.invalidate()；程序关闭。并且session并不会因浏览器的关闭直接销毁，迫使服务器为seesion设置了一个失效时间，当距离客户端上一次使用session的时间超过这个失效时间时，服务器就可以认为客户端已经停止了活动，才会把session删除以节省存储空间。
存储结构：创建的session存储在服务器tomcat内存里，当服务器进程被停止或者重启的时候，内存里的session也会被清空，那么我们session相关的信息怎么存储呢，首先它必须被同步操作，因为在多线程环境下session是线程间共享的，而web服务器一般情况下都是多线程的（为了提高性能还会用到池技术）；其次，这个数据结构必须容易操作，最好是传统的键值对的存取方式，而且我们也会经常使用setAttribute(String name, Object value, boolean notify),查看源码可以发现其存储结构为concurrentHashMap。protected Map attributes = new ConcurrentHashMap();就很明确了，原来tomcat使用了一个ConcurrentHashMap对象存储数据，这是java的concurrent包里的一个类。它刚好满足了我们所猜测的两点需求：同步与易操作性。 那么tomcat又是用什么数据结构来存储所有的session对象呢？果然还是ConcurrentHashMap（在管理session的org.apache.catalina.session. ManagerBase类里）：

protected Map sessions = new ConcurrentHashMap();

传输安全

最后再聊聊传输安全，有一种叫做 Session ID 劫持的，假如 Session ID 是基于 HTTP 协议传输的，因为是明文传输，那么它就可能被中间的路由器劫持。 攻击者得到 Session ID 后，把它带到自己的请求中，就能够进入你的账户。

所以一些 Web 框架还提供了 Session 的一些安全保护，比如间隔时间内动态刷新 Session ID，加上 Token 等。但这些也无法完全保证不被中间人看到。 其实从这个角度也间接体现了为什么 HTTPS 这么重要。

session存在的问题

• 安全性，session劫持，这个前面已经举过例子了；

• 增加服务器压力，因为session是直接存储在服务器的内存中的；

• 如果存在多台服务器的话，还存在session同步问题，当然如果只有一台tomcat服务器的话，也就没有session同步的事情了，然而现在一般的应用都会用到多台tomcat服务器，通过负载均衡，同一个会话有可能会被分配到不同的tomcat服务器，因此很可能出现session不一致问题；解决session同步问题，实际上主要是保证能够抽离出一块共享空间存放session信息，且这块空间不同的tomcat服务器都可以访问到；一般这块共享的空间可以是数据库，或者某台服务器的内存空间，甚至硬盘空间，或者客户端的cookie也是可以的；

无cookie保存sessionid机制

重写url带sessionid

如果客户端禁用了cookie，那么您可以在每个URL后面添加一些额外的数据来区分会话，服务器能够根据这些数据来关联session标识符。举例来说，http://www.51gjie.com/java?sessionid=12345， session标识符为sessionid=12345，服务器可以用这个数据来识别客户端。

相比而言，重写URL是更好的方式来，就算浏览器不支持cookies也能工作，但缺点是您必须为每个URL动态指定session ID，就算这是个简单的HTML页面。

隐藏表单识别sessionid

如果客户端禁用了cookie，那么您可以发送一个隐藏的HTML表单域和一个唯一的session ID，就像下面这样： <input type="hidden" name="sessionid" value="12345">这个条目意味着，当表单被提交时，指定的名称和值将会自动包含在GET或POST数据中。每当浏览器发送一个请求，session_id的值就可以用来保存不同浏览器的轨迹。
这种方式可能是一种有效的方式，但点击<A HREF>标签中的超链接时不会产生表单提交事件，因此隐藏表单域也不支持通用会话跟踪。

cookie 和 session的关系：

• cookie只是实现session的其中一种方案。虽然是最常用的，但并不是唯一的方法。禁用cookie后还有其他方法存储，比如放在url中

• 现在大多都是Session + Cookie，但是只用session不用cookie，或是只用cookie，不用session在理论上都可以保持会话状态。可是实际中因为多种原因，一般不会单独使用

• 用session只需要在客户端保存一个id，实际上大量数据都是保存在服务端。如果全部用cookie，数据量大的时候客户端是没有那么多空间的。

• 如果只用cookie不用session，那么账户信息全部保存在客户端，一旦被劫持，全部信息都会泄露。并且客户端数据量变大，网络传输的数据量也会变大

token：

token 也称作令牌，由uid+time+sign[+固定参数]
token 的认证方式类似于临时的证书签名, 并且是一种服务端无状态的认证方式, 非常适合于 REST API 的场景. 所谓无状态就是服务端并不会保存身份认证相关的数据。

组成

• uid: 用户唯一身份标识

• time: 当前时间的时间戳

• sign: 签名, 使用 hash/encrypt 压缩成定长的十六进制字符串，以防止第三方恶意拼接

• 固定参数(可选): 将一些常用的固定参数加入到 token 中是为了避免重复查库

存放

token在客户端一般存放于localStorage，cookie，或sessionStorage中。在服务器一般存于数据库中

前端可以在每次请求的时候带上 Token 证明自己的合法地位。如果这个 Token 在服务端持久化（比如存入数据库），那它就是一个永久的身份令牌。

token认证流程

token 的认证流程与cookie很相似:

• 用户登录，成功后服务器返回Token给客户端。

• 客户端收到数据后保存在客户端

• 客户端再次访问服务器，将token放入headers中

• 服务器端采用filter过滤器校验。校验成功则返回请求数据，校验失败则返回错误码

当讨论基于token的身份验证时，一般都是说的JSON Web Tokens（JWT）。虽然有着很多不同的方式实现token，但是JWT已经成为了事实上的标准，所以后面会将JWT和token混用。

jwt token 工作流程如下：

1. 用户输入登陆凭据；

2. 服务器验证凭据是否正确，然后返回一个经过签名的token；

3. 客户端负责存储token，可以存在local storage，或者cookie中；

4. 对服务器的请求带上这个token；

5. 服务器对JWT进行解码，如果token有效，则处理该请求；

6. 一旦用户登出，客户端销毁token。

token相对cookie的优势

无状态

基于token的验证是无状态的，这也许是它相对cookie来说最大的优点。后端服务不需要记录token。每个令牌都是独立的，包括检查其有效性所需的所有数据，并通过声明传达用户信息。

服务器唯一的工作就是在成功的登陆请求上签署token，并验证传入的token是否有效。

防跨站请求伪造（CSRF）

举个CSRF攻击的例子，在网页中有这样的一个链接: [图片上传失败...(image-50f42c-1584891040652)]，假设你已经通过银行的验证并且cookie中存在验证信息，同时银行网站没有CSRF保护。一旦用户点了这个图片，就很有可能从银行向tom这个人转1000块钱。

但是如果银行网站使用了token作为验证手段，攻击者将无法通过上面的链接转走你的钱。（因为攻击者无法获取正确的token）

跨域请求和同源策略参考：https://www.yinchengli.com/2016/09/16/cross-domain/

多站点使用

cookie绑定到单个域。foo.com域产生的cookie无法被bar.com域读取。使用token就没有这样的问题。这对于需要向多个服务获取授权的单页面应用程序尤其有用。

使用token，使得用从myapp.com获取的授权向myservice1.com和myservice2.com获取服务成为可能。

支持移动平台

好的API可以同时支持浏览器，iOS和Android等移动平台。然而，在移动平台上，cookie是不被支持的。

性能

一次网络往返时间（通过数据库查询session信息）总比做一次HMACSHA256计算的Token验证和解析要费时得多。

uuid

UUID是Universally Unique Identifier的缩写，它是在一定的范围内（从特定的名字空间到全球）唯一的机器生成的标识符

uuid 可以用来生成token

比如可以根据用户及设备等信息生成一个唯一的token，uid用于识别用户，uuid用于识别设备

参考：https://juejin.im/post/59d1f59bf265da06700b0934（cookie）

http://www.sanshi30.cn/blog/articles/93.html (session)

https://www.jianshu.com/p/ce9802589143 （cookie、session）

https://segmentfault.com/a/1190000013010835 （token认证）