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谈谈前后端分离及认证选择

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前几年,web开发领域中「前后端分离」比较火,现如今已逐渐成为事实标准。但是究竟什么是前后端分离?又为什么要前后端分离呢?

什么是前后端分离?为什么要前后端分离?

前后端分离,说的更多的是一种架构上的概念。在传统的web架构中,比如经典的MVC,会分数据层、逻辑层、视图层。这个视图层即我们所说的前端了,映射到代码层面,就是html、js、css等代码文件。数据层和逻辑层更多的是后端部分,例如我们的 .java.go.py等文件。这些文件会在一个工程中,并不会单独的开发、测试、部署。

在前后端分离的架构中,前端和后端是分开的,分别在不同的工程中。前端有专门的前端开发人员来进行开发、测试,后端则有后端开发人员来进行开发、测试,他们之间通过API来交互。

前后端分离有这么几个好处:

1/ 解耦了前后端的工作人员 让前端和后端分别交给更擅长的人来做,细化了工种,可以更加的专精。前端人员来关心用户体验、UI设计、交互渲染;后端人员更关注业务逻辑、性能保障、安全等方面。在项目进度方面,前后端可以并行开发,而互不影响,加快了整体的项目进度。

2/ 解耦了前后端的代码 后端只需提供API服务,不再与静态文件交互。后端可以使用更复杂的分布式、微服务架构,提供更好的性能和稳定性保障。同时前端除了PC端之外,移动端也可以使用相同的一套后端服务。

看到这里,前后端分离被广泛应用也可以理解了。

大家需要注意,并不是所有的项目都需要前后端分离,像是大型的项目,开发人员很多,人员分工明确,这种团队配置下,使用前后端分离可增加工作效率提高系统质量。但是团队人员少,分工不那么明确的情况下,再采用前后端分离的架构,只会增加开发成本和系统复杂度。前后端分离是一个好的架构思路,但是需要看具体的业务和人员情况,切勿盲目的跟从。

前后端分离常用的认证方式

前后端分离中前后端的交互是通过API进行的,那么其中的认证是少不了的。前后端分离中常用的认证方式有下面几种:

  • Session-Cookie
  • Token 验证
  • OAuth(开放授权)

Session-Cookie 方式

Session-Cookie 方式是我们开发web应用时最常用的认证方式。它的认证过程一般是这样的:

  • 1/ 用户浏览器向服务器发起认证请求,将用户名和密码发送给服务器。
  • 2/ 服务器认证用户名和密码,若通过则创建一个session对话,并将用户信息保存到session中。session的信息可以是保存到服务器文件、共享外部存储、数据库等存储中,等下次请求时查询验证使用。
  • 3/ 服务器会将该session的唯一标识ID,返回给用户浏览器,并保存在cookie中。
  • 4/ 用户请求其他页面时,浏览器会自动将用户的cookie携带上,并发起接口请求,服务端收到请求后,从cookie解析出sessionID, 根据这个sessionID 查询登录后并保存好的session,若有则说明用户已登录,放行。

该方式是MVC架构中最常用的认证方案,在前后端分离中也是可以用的。几乎所有的Web框架都默认集成了Session-Cookie的认证方式,而且对Session-Cookie方式的安全性和稳定性方面都有很成熟的处理方案。

当前端代码使用后端web框架当做web容器驱动时,Session-Cookie 方案可作为首选的认证方案。

Token 方式

Token 方式是不同系统交互、前后端架构常用的认证方式。Token 方式的认证流程如下:

  • 1/ 用户使用用户名和密码登录,将用户名和密码发送给服务器。
  • 2/ 服务器验证用户名和密码,若正确,则签发token,返回给用户。
  • 3/ 用户收到token后,将其存储起来,web服务一般为localStrage 或cookie。
  • 4/ 用户请求其他资源页面时,会携带token,一般放到header 或参数中,发送给服务端。
  • 5/ 服务器收到后,验证token,判断用户的正确性。

JWT(JSON Web Token)是最常用的一种Token认证方式,已成为Token认证的标准事实。JWT 方式将Token 分段,使其可以保持少量数据,还增加了签名验证,确保了token的安全性。JWT 网上介绍的资料很多,这里不再赘述。不了解的,可参考下边这些资料:

OAuth 方式

OAuth(Open Authorization)是一个开放标准,允许用户授权第三方网站访问他们存储在服务端的用户信息。我们常见的的QQ、微信等第三方登录便是Auth认证方式。OAuth协议有1.0和2.0两个版本。相比较1.0版,2.0版整个授权验证流程更简单更安全,也是目前最主要的用户身份验证和授权方式。

OAuth更像是一种授权机制。数据的所有者告诉系统,同意授权第三方应用进入系统,获取这些数据。系统从而产生一个短期的进入令牌(token),用来代替密码,供第三方应用使用。

在单纯的前后端分离系统中,OAuth并不是常用的方式,它更多的应用在不同系统之间的授权交互。

对比思考

刨去不常用的OAuth,这里对比两种前两种常用的认证方式 JWT Auth 和 Session-Cookie Auth ,到底谁才是前后端分离认证的最佳实践呢。从下面几个方向分析比对。

可扩展性

Session-Cookie 是有状态的服务,在服务端保存了session的信息。当服务端扩容的时候,需要考虑到session的共享问题,这个问题已有成熟的解决放方案,可使用session复制、共享、持久化等方式解决,大多数的分布式Web框架已经集成了处理方案。JWT 验证方式是无状态的服务,服务端可随意扩缩容。

Session-Cookie 方式基于Cookie,也就是必须是浏览器或支持Cookie的浏览器封装的框架,纯移动端无法使用。JWT 不同,不依赖Cookie, 只要在本地可存储即可。

安全性

Web开发中常见的两个安全问题 XSS(跨站点脚本攻击) 和 CSRF (跨站点请求伪造)。前者利用注入脚本到用户认证网站上,执行恶意脚本代码。后者则利用浏览器访问后端自动携带cookie的机制,来跨站伪造请求。XSS 只要我们对注入端,进行过滤、转义就能解决,CSRF 是我们重点关注的。

在Session-Cookie认证方式中,因为把SessionID保存在了Cookie中,很容易引起CSRF攻击。在大多数的WEB框架中有集成解决方案,如Django 的csrftoken 、Beego的xsrfToken 等。在使用Session-Cookie方案时建议开启web框架的csrf功能。

JWT 认证,可以把Token存放在Cookie或localstorage。建议存在localstorage,这样就彻底避免了 CSRF 攻击。

另外JWT有几个安全性的问题,需要注意:

  • 1/ JWT是明文编码 JWT 的编码是明文Base64的一个编码,是可以反编译的。在使用JWT传输信息的时候,不要放置重要敏感信息,最好使用https。
  • 2/ JWT 泄露问题 解决JWT的泄露问题是一个平衡的问题。有三种处理方式由轻到重,看你业务重要性酌情选择:
    • 将JWT 的过期时间设置的很短,即使泄露也无关紧要。
    • 在服务端设计JWT的黑名单机制,将泄露的Token 加黑名单即可。
    • 保存签发的JWT,当JWT泄露时,直接设置失效。

性能

Session-Cookie方案,因为后端服务存储了Session信息,在认证的时候需要查询,当有大量认证的时候是非常耗费资源的。JWT 可以把信息放到token中,只需要验证解码,使用签名验证token即可,相对来说效率会有提升。

从上面三个方面,我们分析了Session-Cookie和JWT 方式各自的优缺点,和面对问题的一些应对方案。相信大家会有自己的心里选择。

抛开业务场景谈技术都是耍流氓。不同的业务场景,不同的架构设计,适用的认证方式也是不同的。这里按我自己的经验总结了下,什么情况下该使用那种认证方式,大家可参考。

适用Session-Cookie认证方案的情况:

  • 项目只有web端的情况;
  • 项目人员配置少,且前后端开发都会参与;
  • 项目前后端分离不彻底,前端使用后端web框架作为服务容器启动;

使用 JWT 认证方案的情况:

  • 项目人员配置充足,分工明确;
  • 项目除web端外还有移动端;
  • 临时的授权需求;
  • 纯后端系统之间的交互。

本文围绕前后端分离这个话题总结分享了前后端分离时的认证方案。这些仅仅是通用的一般方案,在具体的业务场景中,还有很多不典型的扩展的验证方案也是极好的,欢迎大家留言讨论自己心中的最佳认证方案。

参考及扩展阅读