前端架构处理Cookie、Session、Token

1. Cookie 

Cookie 总是保存在客户端中。按在客户端中的存储位置，可分为内存 Cookie 和硬盘 Cookie。

内存 Cookie 由浏览器维护，保存在内存中，浏览器关闭后就消失了，其存在时间是短暂的。硬盘 Cookie 保存在硬盘里，有一个过期时间。除非用户手工清理或到了过期时间，硬盘 Cookie 不会被删除，其存在时间是长期的。

1.1 Cookie 定义和作用

HTTP Cookie（也叫 Web Cookie 或浏览器 Cookie）是服务器发送到用户浏览器并保存在本地的一小块数据。它会在浏览器下次向同一服务器再发起请求时，被携带并发送到服务器上。

通常 Cookie 用于告知服务端两个请求是否来自同一浏览器，如保持用户的登录状态。Cookie 使基于无状态的 HTTP 协议记录稳定的状态信息成为了可能。

Cookie 主要用于以下三个方面：

• 会话状态管理（如用户登录状态、购物车等其它需要记录的信息）
• 个性化设置（如用户自定义设置、主题等）
• 浏览器行为跟踪（如跟踪分析用户行为等）

1.2 服务端创建 Cookie

当服务器收到 HTTP 请求时，服务器可以在响应头里面添加一个 Set-Cookie 选项。

浏览器收到响应后通常会保存下 Cookie，之后对该服务器每一次请求中都通过 Cookie 请求头部将 Cookie 信息发送给服务器。另外，Cookie 的过期时间、域、路径、有效期、适用站点都可以根据需要来指定。

2. Session 方案

2.1 Session 机制的概念

如果说 Cookie 是客户端行为，那么 Session 就是服务端行为。

Cookie 机制在最初和服务端完成交互后，保持状态所需的信息都将存储在客户端，后续直接读取发送给服务端进行交互。

Session 代表服务器与浏览器的一次会话过程，并且完全由服务端掌控，实现分配ID、会话信息存储、会话检索等功能。

Session 机制将用户的所有活动信息、上下文信息、登录信息等都存储在服务端，只是生成一个唯一标识 ID 发送给客户端，后续的交互将没有重复的用户信息传输，取而代之的是唯一标识 ID，暂且称之为 Session-ID 吧。

2.2 简单的交互流程

• 当客户端第一次请求 session 对象时候，服务器会为客户端创建一个 session，并将通过特殊算法算出一个 session 的 ID，用来标识该 session 对象；

• 当浏览器下次请求别的资源的时候，浏览器会将 sessionID 放置到请求头中，服务器接收到请求后解析得到 sessionID，服务器找到该 id 的 session 来确定请求方的身份和一些上下文信息。

2.2 存在的问题

Session 信息是存储在服务端的，因此如果用户量很大的场景，Session 信息占用的空间就不容忽视。

对于大型网站必然是集群化&分布式的服务器配置。如果 Session 信息是存储在本地的，那么由于负载均衡的作用，原来请求机器 A 并且存储了 Session 信息，下一次请求可能到了机器 B，此时机器 B 上并没有 Session 信息。

这种情况下要么在 B 机器重复创建造成浪费，要么引入高可用的 Session 集群方案，引入 Session 代理实现信息共享，要么实现定制化哈希到集群 A，这样做其实就有些复杂了

4. Token 方案

Token 是令牌的意思，由服务端生成并发放给客户端，是一种具有时效性的验证身份的手段。

Token 避免了 Session 机制带来的海量信息存储问题，也避免了 Cookie 机制的一些安全性问题，在现代移动互联网场景、跨域访问等场景有广泛的用途。

4.1 简单的交互流程

• 客户端将用户的账号和密码提交给服务器；

• 服务器对其进行校验，通过则生成一个 token 值返回给客户端，作为后续的请求交互身份令牌；

• 客户端拿到服务端返回的 token 值后，可将其保存在本地，以后每次请求服务器时都携带该 token，提交给服务器进行身份校验；

• 服务器接收到请求后，解析关键信息，再根据相同的加密算法、密钥、用户参数生成 sign 与客户端的 sign 进行对比，一致则通过，否则拒绝服务；

• 验证通过之后，服务端就可以根据该 Token 中的 uid 获取对应的用户信息，进行业务请求的响应。

4.2 Token 的设计思想

JSON Web Token（JWT）为例，Token主要由三部分组成：

• Header 头部信息：记录了使用的加密算法信息；

• Payload 净荷信息：记录了用户信息和过期时间等；

• Signature 签名信息：根据 header 中的加密算法和 payload 中的用户信息以及密钥key来生成，是服务端验证服务端的重要依据。

header 和 payload 的信息不做加密，只做一般的 base64 编码。服务端收到 token 后剥离出 header 和 payload 获取算法、用户、过期时间等信息，然后根据自己的加密密钥来生成 sign，并与客户端传来的 sign 进行一致性对比，来确定客户端的身份合法性。

这样就实现了用 CPU 加解密的时间换取存储空间，同时服务端密钥的重要性就显而易见，一旦泄露整个机制就崩塌了，这个时候就需要考虑 HTTPS 了。

4.3 Token 方案的特点

• Token 可以跨站共享，实现单点登录；

• Token 机制无需太多存储空间。Token 包含了用户的信息，只需在客户端存储状态信息即可，对于服务端的扩展性很好；

• Token 机制的安全性依赖于服务端加密算法和密钥的安全性；

参考原文：《Cookie、Session、Token 背后的故事》