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  • 三种常用的会话管理

    一.基于server-session的管理

    1、服务端session是用户第一次访问应用时,服务器就会创建的对象,代表用户的一次会话过程,服务器为每一个session都分配一个唯一的sessionid,以保证每个用户都有一个不同的session对象。

    2、服务器在创建完session后,会把sessionid通过cookie返回给用户所在的浏览器,这样当用户第二次及以后向服务器发送请求的时候,就会通过cookiesessionid传回给服务器,以便服务器能够根据sessionid找到与该用户对应的session对象。

    3、session通常有失效时间的设定,比如2个小时。当失效时间到,服务器会销毁之前的session,并创建新的session返回给用户。但是只要用户在失效时间内,有发送新的请求给服务器,通常服务器都会把他对应的session的失效时间根据当前的请求时间再延长2个小时。

    4、session在一开始并不具备会话管理的作用。它只有在用户登录认证成功之后,并且往session对象里面放入了用户登录成功的凭证,才能用来管理会话。管理会话的逻辑也很简单,只要拿到用户的session对象,看它里面有没有登录成功的凭证,就能判断这个用户是否已经登录。当用户主动退出的时候,会把它的session对象里的登录凭证清掉。所以在用户登录前或退出后或者session对象失效时,肯定都是拿不到需要的登录凭证的。

    以上过程可简单使用流程图描述如下: 
    server-sessionid

    它还有一个比较大的优点就是安全性好,因为在浏览器端与服务器端保持会话状态的媒介始终只是一个sessionid串,只要这个串够随机,攻击者就不能轻易冒充他人的sessionid进行操作;除非通过CSRF或http劫持的方式,才有可能冒充别人进行操作;即使冒充成功,也必须被冒充的用户session里面包含有效的登录凭证才行。但是在真正决定用它管理会话之前,也得根据自己的应用情况考虑以下几个问题:

    1、这种方式将会话信息存储在web服务器里面,所以在用户同时在线量比较多时,这些会话信息会占据比较多的内存;

    2、当应用采用集群部署的时候,会遇到多台web服务器之间如何做session共享的问题。因为session是由单个服务器创建的,但是处理用户请求的服务器不一定是那个创建session的服务器,这样他就拿不到之前已经放入到session中的登录凭证之类的信息了;

    3、多个应用要共享session时,除了以上问题,还会遇到跨域问题,因为不同的应用可能部署的主机不一样,需要在各个应用做好cookie跨域的处理。

    针对问题1和问题2,我见过的解决方案是采用redis这种中间服务器来管理session的增删改查,一来减轻web服务器的负担,二来解决不同web服务器共享session的问题。针对问题3,由于服务端的session依赖cookie来传递sessionid,所以在实际项目中,只要解决各个项目里面如何实现sessionidcookie跨域访问即可,这个是可以实现的,就是比较麻烦,前后端有可能都要做处理。

    二. cookie-based的管理方式

    由于前一种方式会增加服务器的负担和架构的复杂性,所以后来就有人想出直接把用户的登录凭证直接存到客户端的方案,当用户登录成功之后,把登录凭证写到cookie里面,并给cookie设置有效期,后续请求直接验证存有登录凭证的cookie是否存在以及凭证是否有效,即可判断用户的登录状态。使用它来实现会话管理的整体流程如下:

    1、用户发起登录请求,服务端根据传入的用户密码之类的身份信息,验证用户是否满足登录条件,如果满足,就根据用户信息创建一个登录凭证,这个登录凭证简单来说就是一个对象,最简单的形式可以只包含用户id,凭证创建时间和过期时间三个值。

    2、服务端把上一步创建好的登录凭证,先对它做数字签名,然后再用对称加密算法做加密处理,将签名、加密后的字串,写入cookiecookie的名字必须固定(如ticket),因为后面再获取的时候,还得根据这个名字来获取cookie值。这一步添加数字签名的目的是防止登录凭证里的信息被篡改,因为一旦信息被篡改,那么下一步做签名验证的时候肯定会失败。做加密的目的,是防止cookie被别人截取的时候,无法轻易读到其中的用户信息。

    3、用户登录后发起后续请求,服务端根据上一步存登录凭证的cookie名字,获取到相关的cookie值。然后先做解密处理,再做数字签名的认证,如果这两步都失败,说明这个登录凭证非法;如果这两步成功,接着就可以拿到原始存入的登录凭证了。然后用这个凭证的过期时间和当前时间做对比,判断凭证是否过期,如果过期,就需要用户再重新登录;如果未过期,则允许请求继续。

    cookie-based

    这种方式最大的优点就是实现了服务端的无状态化,彻底移除了服务端对会话的管理的逻辑,服务端只需要负责创建和验证登录cookie即可,无需保持用户的状态信息。对于第一种方式的第二个问题,用户会话信息共享的问题,它也能很好解决:因为如果只是同一个应用做集群部署,由于验证登录凭证的代码都是一样的,所以不管是哪个服务器处理用户请求,总能拿到cookie中的登录凭证来进行验证;如果是不同的应用,只要每个应用都包含相同的登录逻辑,那么他们也是能轻易实现会话共享的,不过这种情况下,登录逻辑里面数字签名以及加密解密要用到的密钥文件或者密钥串,需要在不同的应用里面共享,总而言之,就是需要算法完全保持一致。

    这种方式由于把登录凭证直接存放客户端,并且需要cookie传来传去,所以它的缺点也比较明显:

    1、cookie有大小限制,存储不了太多数据,所以要是登录凭证存的消息过多,导致加密签名后的串太长,就会引发别的问题,比如其它业务场景需要cookie的时候,就有可能没那么多空间可用了;所以用的时候得谨慎,得观察实际的登录cookie的大小;比如太长,就要考虑是非是数字签名的算法太严格,导致签名后的串太长,那就适当调整签名逻辑;比如如果一开始用4096位的RSA算法做数字签名,可以考虑换成1024、2048位;

    2、每次传送cookie,增加了请求的数量,对访问性能也有影响;

    3、也有跨域问题,毕竟还是要用cookie

    前面两种会话管理方式因为都用到cookie,不适合用在native app里面:native app不好管理cookie,毕竟它不是浏览器。这两种方案都不适合用来做纯api服务的登录认证。要实现api服务的登录认证,就要考虑下面要介绍的第三种会话管理方式。

    三.token-based的管理方式

    这种方式从流程和实现上来说,跟cookie-based的方式没有太多区别,只不过cookie-based里面写到cookie里面的ticket在这种方式下称为token,这个token在返回给客户端之后,后续请求都必须通过url参数或者是http header的形式,主动带上token,这样服务端接收到请求之后就能直接从http header或者url里面取到token进行验证:

    token-base

    这种方式不通过cookie进行token的传递,而是每次请求的时候,主动把token加到http header里面或者url后面,所以即使在native app里面也能使用它来调用我们通过web发布的api接口。app里面还要做两件事情:

    1、有效存储token,得保证每次调接口的时候都能从同一个位置拿到同一个token

    2、每次调接口的的代码里都得把token加到header或者接口地址里面。

    看起来麻烦,其实也不麻烦,这两件事情,对于app来说,很容易做到,只要对接口调用的模块稍加封装即可。

    这种方式同样适用于网页应用,token可以存于localStorage或者sessionStorage里面,然后每发ajax请求的时候,都把token拿出来放到ajax请求的header里即可。不过如果是非接口的请求,比如直接通过点击链接请求一个页面这种,是无法自动带上token的。所以这种方式也仅限于走纯接口的web应用。

    这种方式用在web应用里也有跨域的问题,比如应用如果部署在a.com,api服务部署在b.com,从a.com里面发出ajax请求到b.com,默认情况下是会报跨域错误的,这种问题可以用CORS(跨域资源共享)的方式来快速解决。

    这种方式跟cookie-based的方式同样都还有的一个问题就是ticket或者token刷新的问题。有的产品里面,你肯定不希望用户登录后,操作了半个小时,结果ticket或者token到了过期时间,然后用户又得去重新登录的情况出现。这个时候就得考虑tickettoken的自动刷新的问题,简单来说,可以在验证tickettoken有效之后,自动把tickettoken的失效时间延长,然后把它再返回给客户端;客户端如果检测到服务器有返回新的tickettoken,就替换原来的tickettoken

    四. 安全问题

    在web应用里面,会话管理的安全性始终是最重要的安全问题,这个对用户的影响极大。

    首先从会话管理凭证来说,第一种方式的会话凭证仅仅是一个sessionid,所以只要这个sessionid足够随机,而不是一个自增的数字id值,那么其它人就不可能轻易地冒充别人的sessionid进行操作;第二种方式的凭证ticket以及第三种方式的凭证token都是一个在服务端做了数字签名,和加密处理的串,所以只要密钥不泄露,别人也无法轻易地拿到这个串中的有效信息并对它进行篡改。总之,这三种会话管理方式的凭证本身是比较安全的。

    然后从客户端和服务端的http过程来说,当别人截获到客户端请求中的会话凭证,就能拿这个凭证冒充原用户,做一些非法操作,而服务器也认不出来。这种安全问题,可以简单采用https来解决,虽然可能还有http劫持这种更高程度的威胁存在,但是我们从代码能做的防范,确实也就是这个层次了。

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