一文搞懂前後端常見登錄態方案

来源:https://www.cnblogs.com/88223100/archive/2022/12/20/One-article-to-understand-the-common-login-schemes-of-the-front-and-rear-end.html
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正文開始之前，我們先要瞭解一個概念，就是什麼是 登錄態。 主流Web應用比如瀏覽器是基於http協議的，而http協議是 無狀態 的。什麼是 無狀態？就是伺服器不知道是誰發送了這個http請求，無法識別區分用戶身份。 所以登錄態就是服務端用來區分用戶身份，同時對用戶進行記錄的技術方案。 ...


 

 

正文開始之前，我們先要瞭解一個概念，就是什麼是 登錄態。

主流Web應用比如瀏覽器是基於http協議的，而http協議是 無狀態 的。什麼是 無狀態？就是伺服器不知道是誰發送了這個http請求，無法識別區分用戶身份。

所以登錄態就是服務端用來區分用戶身份，同時對用戶進行記錄的技術方案。

那怎麼實現用戶的登錄態呢？常見的實現流程如下：

  1. 客戶端用戶輸入登錄憑據（如賬戶和密碼），發送登錄請求。
  2. 服務端校驗用戶是否合法（如認證和鑒權），合法後返回登錄態，不合法返回第1步。
  3. 合法後攜帶登錄態訪問用戶數據。

流程有了，如何實現呢？

常見的方案有HTTP基本認證、Cookie和Session認證、Token認證、單點登錄認證等，下麵一一介紹。

1. HTTP基本認證

HTTP基本認證是HTTP協議本身提供了一種服務端對客戶端進行用戶身份驗證的方法。 流程如下：

sequenceDiagram
autonumber
客戶端->>服務端:Get / HTTP/1.1 Host:www.qq.com
服務端->>客戶端:HTTP/1.1 401 Unauthorised WWW-Authenticate: Basic realm="qq.com"
客戶端->>客戶端:彈出登錄視窗
客戶端->>服務端:Get / HTTP/1.1 Host:www.qq.com Authorization: Basic xxxxxx
服務端->>客戶端:驗證成功，返回用戶數據
  1. 客戶端向服務端請求需要登錄態的數據
  2. 服務端向客戶端返回401狀態碼，要求客戶端驗證
  3. 客戶端根據返回的 WWW-Authenticate: Basic realm="qq.com"，彈出用戶名和密碼輸入框要求用戶進行驗證。
  4. 用戶輸入用戶名和密碼後，客戶端將用戶名及密碼以 Base64 格式發送給服務端。
  5. 服務端驗證通過後返回用戶數據。

這是一種比較簡單的驗證用戶身份的方式，甚至不需要寫代碼，只要後端伺服器配置一下即可。

優點：相容性好，主流瀏覽器都支持

缺點：

  • 不安全，賬號密碼是Base64編碼，很容易解碼。
  • 無法主動註銷，除非關閉標簽或瀏覽器。

2. Cookie和Session認證

先瞭解兩個概念，Cookie和Session是什麼呢？ 上面說到HTTP是一種無狀態協議，而Cookie和Session可以彌補 HTTP 的無狀態特性。

2.1 什麼是Cookie

Cookie是客戶端請求服務端時，由服務端創建並由客戶端存儲和管理的小文本文件。具體流程如下：

  • 客戶端首次發起請求。
  • 服務端通過HTTP響應頭裡Set-Cookie欄位返回Cookie信息。
  • 客戶端再發起請求時會通過HTTP請求頭裡Cookie欄位攜帶Cookie信息。

2.2 什麼是Session

Session是客戶端請求服務端時服務端會為這次請求創建一個數據結構，這個結構可以通過記憶體、文件、資料庫等方式保存。具體流程如下：

  • 客戶端首次發起請求。
  • 服務端收到請求並自動為該客戶端創建特定的Session並返回SessionID，用來標識該客戶端。
  • 客戶端通過服務端響應獲取SessionID，併在後續請求攜帶SessionID。
  • 服務端根據收到的SessionID，在服務端找對應的Session，進而獲取到客戶端信息。

2.3 Cookie和Session認證流程

  1. 客戶端向服務端發送認證信息（例如賬號密碼）
  2. 服務端根據客戶端提供的認證信息執行驗證邏輯，如果驗證成功則生成Session並保存，同時通過響應頭Set-Cookie欄位返回對應的SessionID
  3. 客戶端再次請求併在Cookie里攜帶SessionID。
  4. 服務端根據SessionID查找對應的Session，並根據業務邏輯返回相應的數據。

2.4 Cookie和Session認證優點

  • Cookie由客戶端管理，支持設定有效期、安全加密、防篡改、請求路徑等屬性。
  • Session由服務端管理，支持有效期，可以存儲各類數據。

2.4 Cookie和Session認證缺點

  • Cookie只能存儲字元串，有大小和數量限制，對移動APP端支持不好，同時有跨域限制（主域不同）。
  • Session存儲在服務端，對服務端有性能開銷，客戶端量太大會影響性能。如果集中存儲（如存儲在Redis），會帶來額外的部署維護成本。

3. Token認證

Token又叫令牌，是服務端生成用來驗證客戶端身份的憑證，客戶端每次請求都攜帶Token。 Token一般由以下數據組成：

uid(用戶唯一的身份標識)
time(當前時間的時間戳)
sign(簽名，由token的前幾位+鹽用哈希演算法壓縮成一定長的十六進位字元串)

3.1 Token認證流程

  1. 客戶端向服務端發送認證信息（例如賬號密碼）
  2. 服務端根據客戶端提供的認證信息執行驗證邏輯（如查詢資料庫），如果驗證成功則生成Token並返回。
  3. 客戶端存儲（可以存在Cookie、LocalStorage或本地緩存里）收到的Token，再次請求時攜帶Token（可以通過HTTP請求頭Authorization欄位）。
  4. 服務端校驗Token（如查詢資料庫），並根據業務邏輯返回相應的數據。

3.2 Token認證優點

  • 客戶端可以用Cookie、LocalStorage等存儲，服務端不需要存儲。
  • 安全性高（有簽名校驗）。
  • 支持移動APP端。
  • 支持跨域。

3.3 Token認證缺點

  • 占用額外傳輸寬頻，因為Token比較大，可能會消耗一定的流量。
  • 每次簽名校驗會消耗服務端性能。
  • 有效期短（避免被盜用）。

3.4 Refresh Token

3.3里說到為了避免被盜用Token一般有效期比較短。但是有效期太短會造成客戶端不斷重新登錄，體驗太差。有沒有什麼辦法可以解決這個問題呢？

那就是再來一個Token，一個專門生成Token的Token，稱為 Refresh Token。

流程如下：

  1. 客戶端向服務端發送認證信息（例如賬號密碼）
  2. 服務端根據客戶端提供的認證信息執行驗證邏輯（如查詢資料庫），如果驗證成功則生成Token和Refresh Token並返回。
  3. 客戶端存儲（可以存在Cookie、LocalStorage或本地緩存里）收到的Token和Refresh Token，再次請求時攜帶Token（可以通過HTTP請求頭Authorization欄位）。
  4. 服務端校驗Token（如查詢資料庫），並根據業務邏輯返回相應的數據。
  5. 服務端發現Token過期了，拒絕了請求。
  6. 客戶端重新請求並攜帶Refresh Token。
  7. 服務端校驗Refresh Token並返回新Token和新Refresh Token。
  8. 客戶端再次請求並攜帶新Token。

3.5 JWT

3.3、3.4里服務端校驗客戶端發過來的Token是否有效時，可能會查詢資料庫來驗證。如果每次請求都要查詢資料庫，可能會帶來額外性能消耗。

那這個有沒有辦法優化呢？

答案是有的，那就是JWT（JSON Web Token）。JWT 是 Auth0 提出的通過 對JSON進行加密簽名 來實現授權驗證的方案。

JWT也是一種Token，由三部分組成： Header頭部 、 Payload負載 和 Signature簽名。它是一個很長的字元串，中間用點（ . ）分隔成三個部分，列如 ：

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiaWF0IjoxNTE2MjM5MDIyfQ.SflKxwRJSMeKKF2QT4fwpMeJf36POk6yJV_adQssw5c
Header頭部：
{
   "alg": "Hash演算法(HMAC、SHA256或RSA)",
   "typ": "Token的類型(JWT)"
 }

Payload負載：

{
   "iss": "簽發人(issuer)",
   "exp": "過期時間(expiration time)",
   "sub": "主題(subject)",
   "aud": "受眾(audience)",
   "nbf": "生效時間(not before)",
   "iat": "簽發時間(issued at)",
   "jti": "編號(JWT ID)",
   "uid": "自定義欄位(可以存儲用戶ID等)",
 }

Signature 簽名：

HMACSHA256(
   base64UrlEncode(header) + "." + base64UrlEncode(payload),
   secret //設置的密鑰
)

 

JWT的流程和Token的基本一樣，因為已經攜帶了客戶端信息（如用戶ID等），所以服務端校驗Token時不需要查詢資料庫了。

4. 單點登錄認證

上面說的都是同一個功能變數名稱（或同一主域）下，通過Cookie或Token攜帶憑證實現登錄態管理。但是如果有很多功能變數名稱，如何實現用戶在一個功能變數名稱下登錄後，訪問另一個功能變數名稱也能自動登錄呢？

這就是單點登錄問題（Single Sign On）

要實現SSO，需要有一個CAS（Central Authentication Service）中央授權服務（假設功能變數名稱為cas.com）來提供統一的登錄功能。

假如現在有功能變數名稱和要實現互相自動登錄。流程如下：

先訪問

再訪問

先訪問

  1. 客戶端訪問
  2. 發現沒有登錄（域下沒有Session或Session失效），302跳轉到並攜帶的回調地址（登錄成功跳轉回來的頁面鏈接）。
  3. 發現沒有登錄（域下沒有Session或Session失效），302跳轉到登錄頁面並攜帶的回調地址。
  4. 客戶端攜帶回調地址訪問。
  5. 客戶端向發送認證信息（例如賬號密碼）。
  6. 登錄成功並生成域下的Session，同時生成一個Token，根據回調地址攜帶此Token重定向到。
  7. 客戶端攜帶Token訪問。
  8. 訪問驗證Token的有效性，驗證成功並生成域下的Session，完成登錄。

再訪問

  1. 客戶端訪問
  2. 校驗失敗，需要登錄（域下沒有Session或Session失效），302重定向到，並攜帶回調地址。
  3. 客戶端攜帶回調地址訪問。
  4. 根據下的Session(訪問時生成的)發現用戶已登錄，生成Token後302重定向到。
  5. 訪問驗證Token的有效性，驗證成功並生成域下的Session，完成登錄。

總結：

  • HTTP基本認證：一般用於對安全要求不高或內部系統用戶量極少的場景，實際應用不多。
  • Cookie和Session認證：一般應用於瀏覽器環境。
  • Token認證：除了瀏覽器環境外，還可以應用於移動端APP、小程式、PC端軟體等非瀏覽器環境。
  • 單點登錄認證：應用於大型站群系統或企業內不同業務系統間互通。

以上總結4種了常見的登錄方案，還有OAuth2.0、掃碼登錄等方式，後續還會繼續更新，敬請期待。。。

 

作者：yanweiyao

本文來自博客園，作者：古道輕風，轉載請註明原文鏈接：https://www.cnblogs.com/88223100/p/One-article-to-understand-the-common-login-schemes-of-the-front-and-rear-end.html


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