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# JWT 身份认证优缺点分析以及常见问题解决方案

之前分享了一个使用 Spring Security 实现 JWT 身份认证的 Demo，文章地址：[适合初学者入门 Spring Security With JWT 的 Demo](https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=Mzg2OTA0Njk0OA==&mid=2247485622&idx=1&sn=e9750ed63c47457ba1896db8dfceac6a&chksm=cea2477df9d5ce6b7af20e582c6c60b7408a6459b05b849394c45f04664d1651510bdee029f7&token=684071313&lang=zh_CN&scene=21#wechat_redirect)。 Demo 非常简单，没有介绍到 JWT 存在的一些问题。所以，单独抽了一篇文章出来介绍。为了完成这篇文章，我查阅了很多资料和文献，我觉得应该对大家有帮助。

相关阅读：

- [《一问带你区分清楚Authentication,Authorization以及Cookie、Session、Token》](https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=Mzg2OTA0Njk0OA==&mid=2247485626&idx=1&sn=3247aa9000693dd692de8a04ccffeec1&chksm=cea24771f9d5ce675ea0203633a95b68bfe412dc6a9d05f22d221161147b76161d1b470d54b3&token=684071313&lang=zh_CN&scene=21#wechat_redirect)
- [适合初学者入门 Spring Security With JWT 的 Demo](https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=Mzg2OTA0Njk0OA==&mid=2247485622&idx=1&sn=e9750ed63c47457ba1896db8dfceac6a&chksm=cea2477df9d5ce6b7af20e582c6c60b7408a6459b05b849394c45f04664d1651510bdee029f7&token=684071313&lang=zh_CN&scene=21#wechat_redirect) 
- [Spring Boot 使用 JWT 进行身份和权限验证](https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=Mzg2OTA0Njk0OA==&mid=2247485640&idx=1&sn=0ff147808318d53b371f16bb730c96ef&chksm=cea24703f9d5ce156ba67662f6f3f482330e8e6ebd9d44c61bf623083e9b941d8a180db6b0ea&token=1533246333&lang=zh_CN#rd)

## Token 认证的优势

相比于 Session 认证的方式来说，使用 token 进行身份认证主要有下面三个优势：

### 1.无状态

token 自身包含了身份验证所需要的所有信息，使得我们的服务器不需要存储 Session 信息，这显然增加了系统的可用性和伸缩性，大大减轻了服务端的压力。但是，也正是由于 token 的无状态，也导致了它最大的缺点：当后端在token 有效期内废弃一个 token 或者更改它的权限的话，不会立即生效，一般需要等到有效期过后才可以。另外，当用户 Logout 的话，token 也还有效。除非，我们在后端增加额外的处理逻辑。

### 2.有效避免了CSRF 攻击

**CSRF（Cross Site Request Forgery）**一般被翻译为 **跨站请求伪造**，属于网络攻击领域范围。相比于 SQL 脚本注入、XSS等等安全攻击方式，CSRF 的知名度并没有它们高。但是,它的确是每个系统都要考虑的安全隐患，就连技术帝国 Google 的 Gmail 在早些年也被曝出过存在  CSRF 漏洞，这给 Gmail 的用户造成了很大的损失。

那么究竟什么是  **跨站请求伪造** 呢？说简单用你的身份去发送一些对你不友好的请求。举个简单的例子：

小壮登录了某网上银行，他来到了网上银行的帖子区，看到一个帖子下面有一个链接写着“科学理财，年盈利率过万”，小壮好奇的点开了这个链接，结果发现自己的账户少了10000元。这是这么回事呢？原来黑客在链接中藏了一个请求，这个请求直接利用小壮的身份给银行发送了一个转账请求,也就是通过你的 Cookie 向银行发出请求。

```html
<a src=http://www.mybank.com/Transfer?bankId=11&money=10000>科学理财，年盈利率过万</>
```

导致这个问题很大的原因就是： Session 认证中 Cookie 中的 session_id 是由浏览器发送到服务端的，借助这个特性，攻击者就可以通过让用户误点攻击链接，达到攻击效果。

**那为什么 token 不会存在这种问题呢？**

我是这样理解的：一般情况下我们使用 JWT 的话，在我们登录成功获得 token 之后，一般会选择存放在  local storage 中。然后我们在前端通过某些方式会给每个发到后端的请求加上这个 token,这样就不会出现 CSRF 漏洞的问题。因为，即使有个你点击了非法链接发送了请求到服务端，这个非法请求是不会携带 token 的，所以这个请求将是非法的。

但是这样会存在  XSS 攻击中被盗的风险，为了避免 XSS 攻击，你可以选择将 token 存储在标记为`httpOnly`  的cookie 中。但是，这样又导致了你必须自己提供CSRF保护。

具体采用上面哪两种方式存储 token 呢，大部分情况下存放在  local storage 下都是最好的选择，某些情况下可能需要存放在标记为`httpOnly`  的cookie 中会更好。

### 3.适合移动端应用

使用 Session 进行身份认证的话，需要保存一份信息在服务器端，而且这种方式会依赖到 Cookie（需要 Cookie 保存 SessionId），所以不适合移动端。

但是，使用 token 进行身份认证就不会存在这种问题，因为只要 token 可以被客户端存储就能够使用，而且 token 还可以跨语言使用。

### 4.单点登录友好

使用 Session 进行身份认证的话，实现单点登录，需要我们把用户的 Session 信息保存在一台电脑上，并且还会遇到常见的 Cookie 跨域的问题。但是，使用 token 进行认证的话， token 被保存在客户端，不会存在这些问题。

## Token 认证常见问题以及解决办法

### 1.注销登录等场景下 token 还有效

与之类似的具体相关场景有：

1. 退出登录;
2. 修改密码;
3. 服务端修改了某个用户具有的权限或者角色；
4. 用户的帐户被删除/暂停。
5. 用户由管理员注销；

这个问题不存在于 Session  认证方式中，因为在  Session  认证方式中，遇到这种情况的话服务端删除对应的 Session 记录即可。但是，使用 token 认证的方式就不好解决了。我们也说过了，token 一旦派发出去，如果后端不增加其他逻辑的话，它在失效之前都是有效的。那么，我们如何解决这个问题呢？查阅了很多资料，总结了下面几种方案：

- **将 token 存入内存数据库**：将 token 存入 DB 中，redis 内存数据库在这里是是不错的选择。如果需要让某个 token 失效就直接从 redis 中删除这个 token 即可。但是，这样会导致每次使用 token 发送请求都要先从 DB 中查询 token 是否存在的步骤，而且违背了 JWT 的无状态原则。
- **黑名单机制**：和上面的方式类似，使用内存数据库比如 redis 维护一个黑名单，如果想让某个 token 失效的话就直接将这个 token 加入到 **黑名单** 即可。然后，每次使用 token 进行请求的话都会先判断这个 token 是否存在于黑名单中。
- **修改密钥 (Secret)** : 我们为每个用户都创建一个专属密钥，如果我们想让某个 token 失效，我们直接修改对应用户的密钥即可。但是，这样相比于前两种引入内存数据库带来了危害更大，比如：1⃣️如果服务是分布式的，则每次发出新的 token 时都必须在多台机器同步密钥。为此，你需要将必须将机密存储在数据库或其他外部服务中，这样和 Session 认证就没太大区别了。2⃣️如果用户同时在两个浏览器打开系统，或者在手机端也打开了系统，如果它从一个地方将账号退出，那么其他地方都要重新进行登录，这是不可取的。
- **保持令牌的有效期限短并经常轮换** ：很简单的一种方式。但是，会导致用户登录状态不会被持久记录，而且需要用户经常登录。

对于修改密码后 token 还有效问题的解决还是比较容易的，说一种我觉得比较好的方式：**使用用户的密码的哈希值对 token 进行签名。因此，如果密码更改，则任何先前的令牌将自动无法验证。**

### 2.token 的续签问题

token 有效期一般都建议设置的不太长，那么 token 过期后如何认证，如何实现动态刷新 token，避免用户经常需要重新登录？

我们先来看看在 Session 认证中一般的做法：**假如 session 的有效期30分钟，如果 30 分钟内用户有访问，就把 session 有效期被延长30分钟。**

1. **类似于 Session 认证中的做法**：这种方案满足于大部分场景。假设服务端给的 token 有效期设置为30分钟，服务端每次进行校验时，如果发现 token 的有效期马上快过期了，服务端就重新生成 token 给客户端。客户端每次请求都检查新旧token，如果不一致，则更新本地的token。这种做法的问题是仅仅在快过期的时候请求才会更新 token ,对客户端不是很友好。
2. **每次请求都返回新 token** :这种方案的的思路很简单，但是，很明显，开销会比较大。
3. **token 有效期设置到半夜** ：这种方案是一种折衷的方案，保证了大部分用户白天可以正常登录，适用于对安全性要求不高的系统。
4. **用户登录返回两个 token** ：第一个是 acessToken ，它的过期时间 token 本身的过期时间比如半个小时，另外一个是 refreshToken 它的过期时间更长一点比如为1天。客户端登录后，将 accessToken和refreshToken 保存在本地，每次访问将 accessToken 传给服务端。服务端校验 accessToken 的有效性，如果过期的话，就将 refreshToken 传给服务端。如果有效，服务端就生成新的 accessToken 给客户端。否则，客户端就重新登录即可。该方案的不足是：1⃣️需要客户端来配合；2⃣️用户注销的时候需要同时保证两个  token 都无效；3⃣️重新请求获取 token  的过程中会有短暂 token 不可用的情况（可以通过在客户端设置定时器，当accessToken 快过期的时候，提前去通过 refreshToken 获取新的accessToken）。

## 总结

JWT 最适合的场景是不需要服务端保存用户状态的场景，比如如果考虑到 token 注销和 token 续签的场景话，没有特别好的解决方案，大部分解决方案都给 token 加上了状态，这就有点类似 Session 认证了。

##  Reference

- [JWT 超详细分析](https://learnku.com/articles/17883?order_by=vote_count&)
- https://medium.com/devgorilla/how-to-log-out-when-using-jwt-a8c7823e8a6
- https://medium.com/@agungsantoso/csrf-protection-with-json-web-tokens-83e0f2fcbcc
- [Invalidating JSON Web Tokens](https://stackoverflow.com/questions/21978658/invalidating-json-web-tokens)

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