八幅漫画理解使用JWT设计单点登录系统

编辑：业余草

来源：https://www.xttblog.com/?p=4891

今天，希望通过八幅漫画先让大家理解如何设计正常的用户认证系统，然后再延伸到单点登录系统！

前两天，我写了一个简单的 JWT 内容。不少读者都看了，也留言评论了。其中有一少部分人可能从来都未了解过 JWT。也不愿意去搜索资料进行论证，这其实是一种很懒惰的学习方法，我非常的不建议。但对我来说，也比较放心了，竞争压力少了许多😊

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。

PS：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。

接下来，应用和数据库核对用户名和密码。

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。

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）。

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。

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）。

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。

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。

应用根据用户请求进行响应。

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：

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。

如果有对 JWT 感兴趣的，后面我会说说它的原理！