幹掉狀態：從session到token

知識 06-25

作者：劉欣

美好的舊時光

我經常懷念三十年前那美好的舊時光，工作很輕鬆，生活很悠閑。

上班的時候偶爾有些HTTP的請求發到我這裡，我簡單的看一下，取出相對應的html文檔，圖片，發回去就可以了，然後就可以繼續喝茶聊天。

我的創造者們對我很好，他們制定的一個簡單HTTP協議，就是請求加響應，尤其是我不用記住是誰剛剛發了HTTP請求，每個請求對我來說都是全新的！

郵件伺服器很羨慕我，他說：老弟，你的生活太愜意了，哪像我，每次有人從客戶端訪問郵箱，我都得專門給他建立一個會話，來處理他發的消息，你倒好，完全不用管理會話。

這是由應用的特性決定的，如果郵件伺服器不管理會話，那多個人之間的郵件消息就會完全混到一起了，亂作一團了。

而30年前的Web 基本上就是文檔的瀏覽而已，既然是瀏覽，我作為一個伺服器，為什麼要記住誰在一段時間裡都瀏覽了什麼文檔呢？

Session

但是好日子沒持續多久，很快大家就不滿足於靜態的Html 文檔了，互動式的Web應用開始興起，尤其是論壇，在線購物等網站。

我馬上就遇到了和郵件伺服器一樣的問題，那就是必須管理會話，必須記住哪些人登錄系統，哪些人往自己的購物車中放了商品，也就是說我必須把每個人區分開。

這對我來說是個不小的挑戰，由於HTTP協議的無狀態特性，我必須加點小手段，才能完成會話管理。

我想出的辦法就是給大家發一個會話標識(session id), 說白了就是一個隨機的字元串，每個人收到的都不一樣，每次大家向我發起HTTP請求的時候，把這個字元串給一併捎過來，這樣我就能區分開誰是誰了。

沉重的負擔

大家都很高興，可是我就不爽了。

每個人只需要保存自己的session id，而我需要保存所有人的session id ！如果訪問我的人多了，就得由成千上萬，甚至幾十萬個。

這對我來說是一個巨大的開銷，嚴重的限制了我的擴展能力，比如說我用兩個機器組成了一個集群，小F通過機器A登錄了系統，那session id會保存在機器A上，假設小F的下一次請求被轉發到機器B怎麼辦？機器B可沒有小F的 session id啊。

有時候我會採用一點小伎倆： session sticky ，就是讓小F的請求一直粘連在機器A上，但是這也不管用，要是機器A掛掉了，還得轉到機器B去。

那我只好做session 的複製了，把session id 在兩個機器之間搬來搬去，快累死了。

後來有個叫Memcached的給我支了招：把session id 集中存儲到一個地方，所有的機器都來訪問這個地方的數據，這樣一來，就不用複製了，但是增加了單點失敗的可能性，要是那個負責session 的機器掛了，所有人都得重新登錄一遍，估計得被人罵死。

我也嘗試把這個單點的機器也搞出集群，增加可靠性，但不管如何，這小小的session 對我來說是一個沉重的負擔。

時間換空間

這幾天的晚上我一直在思考，我為什麼要保存這可惡的session呢，只讓每個客戶端去保存該多好？

可是如果我不保存這些session id , 我怎麼驗證客戶端發給我的session id 的確是我生成的呢？如果我不去驗證，我都不知道他們是不是合法登錄的用戶，那些不懷好意的傢伙們就可以偽造session id , 為所欲為了。

嗯，對了，關鍵點就是驗證！

比如說，小F已經登錄了系統，我給他發一個令牌(token)，裡邊包含了小F的 user id，下一次小F 再次通過Http 請求訪問我的時候，把這個token 通過Http header 帶過來不就可以了。

不過這和session id沒有本質區別啊，任何人都可以可以偽造，所以我得想點兒辦法，讓別人偽造不了。

那就對數據做一個簽名吧，比如說我用HMAC-SHA256 演算法，加上一個只有我才知道的密鑰，對數據做一個簽名，把這個簽名和數據一起作為token ，由於密鑰別人不知道，就無法偽造token了。

這個token 我不保存，當小F把這個token 給我發過來的時候，我再用同樣的HMAC-SHA256 演算法和同樣的密鑰，對數據再計算一次簽名，和token 中的簽名做個比較，如果相同，我就知道小F已經登錄過了，並且可以直接取到小F的user id , 如果不相同，數據部分肯定被人篡改過，我就告訴發送者：對不起，沒有認證。