八幅漫画理解使用 JWT设计的单点登录系统

旧城等待， 2022-02-05 11:09 114阅读 0赞

### 用户认证八步走 ###

所谓用户认证（Authentication），就是让用户登录，并且在接下来的一段时间内让用户访问网站时可以使用其账户，而不需要再次登录的机制。

> 小知识：可别把用户认证和用户授权（Authorization）搞混了。用户授权指的是规定并允许用户使用自己的权限，例如发布帖子、管理站点等。

首先，服务器应用（下面简称“应用”）让用户通过Web表单将自己的用户名和密码发送到服务器的接口。这一过程一般是一个HTTP POST请求。建议的方式是通过SSL加密的传输（https协议），从而避免敏感信息被嗅探。

[![user-authentication-with-jwt-1.png][]][user-authentication-with-jwt-1.png]

接下来，应用和数据库核对用户名和密码。

[![user-authentication-with-jwt-2.png][]][user-authentication-with-jwt-2.png]

核对用户名和密码成功后，应用将用户的`id`（图中的`user_id`）作为JWT Payload的一个属性，将其与头部分别进行Base64编码拼接后签名，形成一个JWT。这里的JWT就是一个形同`lll.zzz.xxx`的字符串。

[![user-authentication-with-jwt-3.png][]][user-authentication-with-jwt-3.png]

应用将JWT字符串作为该请求Cookie的一部分返回给用户。注意，在这里必须使用`HttpOnly`属性来防止Cookie被JavaScript读取，从而避免[跨站脚本攻击（XSS攻击）][XSS]。

[![user-authentication-with-jwt-4.png][]][user-authentication-with-jwt-4.png]

在Cookie失效或者被删除前，用户每次访问应用，应用都会接受到含有`jwt`的Cookie。从而应用就可以将JWT从请求中提取出来。

[![user-authentication-with-jwt-5.png][]][user-authentication-with-jwt-5.png]

应用通过一系列任务检查JWT的有效性。例如，检查签名是否正确；检查Token是否过期；检查Token的接收方是否是自己（可选）。

[![user-authentication-with-jwt-6.png][]][user-authentication-with-jwt-6.png]

应用在确认JWT有效之后，JWT进行Base64解码（可能在上一步中已经完成），然后在Payload中读取用户的id值，也就是`user_id`属性。这里用户的`id`为1025。

[![user-authentication-with-jwt-7.png][]][user-authentication-with-jwt-7.png]

应用从数据库取到`id`为1025的用户的信息，加载到内存中，进行ORM之类的一系列底层逻辑初始化。

[![user-authentication-with-jwt-8.png][]][user-authentication-with-jwt-8.png]

应用根据用户请求进行响应。

[![user-authentication-with-jwt-9.png][]][user-authentication-with-jwt-9.png]

### 和Session方式存储id的差异 ###

Session方式存储用户id的最大弊病在于要占用大量服务器内存，对于较大型应用而言可能还要保存许多的状态。一般而言，大型应用还需要借助一些KV数据库和一系列缓存机制来实现Session的存储。

而JWT方式将用户状态分散到了客户端中，可以明显减轻服务端的内存压力。除了用户id之外，还可以存储其他的和用户相关的信息，例如该用户是否是管理员、用户所在的分桶（见\[《你所应该知道的A/B测试基础》一文\](/2015/08/27/introduction-to-ab-testing/）等。

虽说JWT方式让服务器有一些计算压力（例如加密、编码和解码），但是这些压力相比磁盘I/O而言或许是半斤八两。具体是否采用，需要在不同场景下用数据说话。

### 单点登录 ###

Session方式来存储用户id，一开始用户的Session只会存储在一台服务器上。对于有多个子域名的站点，每个子域名至少会对应一台不同的服务器，例如：

*  [www.taobao.com][]
 *  nv.taobao.com
 *  nz.taobao.com
 *  login.taobao.com

所以如果要实现在`login.taobao.com`登录后，在其他的子域名下依然可以取到Session，这要求我们在多台服务器上同步Session。

使用JWT的方式则没有这个问题的存在，因为用户的状态已经被传送到了客户端。因此，我们只需要将含有JWT的Cookie的`domain`设置为顶级域名即可，例如

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <pre><code>Set-Cookie: jwt=lll.zzz.xxx; HttpOnly; max-age=980000; domain=.taobao.com
</code></pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

注意`domain`必须设置为一个点加顶级域名，即`.taobao.com`。这样，taobao.com和\*.taobao.com就都可以接受到这个Cookie，并获取JWT了。

本文作者：John Wu  
原文链接：http://blog.leapoahead.com/2015/09/07/user-authentication-with-jwt/  
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[XSS]: http://www.cnblogs.com/bangerlee/archive/2013/04/06/3002142.html
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[www.taobao.com]: http://www.taobao.com/
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