Cookie、Session、Token、JWT 是什么?万字图解带你一次搞懂!看完这篇,你连老奶奶都能教

在讲这几个专业术语之前,我们先看一下这样的场景:

你去银行准备办理业务,柜台工作人员礼貌地问你:“请问您要办理什么业务?”

你说:“我要查询我还有多少余额。”

等工作人员处理完之后,你紧接着说:“我还想转账 1000 块钱。”

这时候,工作人员一脸茫然地看着你:“请问您是谁?需要办理什么业务?”

此时你开始懵逼了,不是刚刚已经办理过业务嘛,怎么还要确认我的身份?

但是,你作为一位文明人,你还是耐着性子重新提供了你自己的身份证明。然而,当你转账了 1000 块钱后,你发现你还需要再取 500 块钱现金出来,然后紧接着再对工作人员说:“我需要取 500 块钱现金”。

没想到,柜台工作人员又一脸茫然地看着你:“请问您是谁?需要办理什么业务?”

你心里开始犯嘀咕了,只怕是这柜台人员是金鱼的记忆吧?你都想给 Ta 一大逼兜了……

是不是觉得这事情听起来就很荒谬?

但是,这就是 HTTP 协议的真实写照 —— 无状态特性。你每发起一次 HTTP 请求,对服务器来说都是一次全新的请求,它完全不会记得你刚刚做过了什么,就像那个“健忘”的银行柜员一样。

什么是 HTTP 无状态?HTTP 协议被设计为无状态协议,这意味着每个请求都是独立的,服务器不会保存任何关于客户端的状态信息。就像你每次打电话给客服,都需要重新报上你的姓名和问题一样。

无状态带来的现实问题在实际的 Web 应用中,无状态特性带来了诸多困扰:

用户身份无法维持:用户登录后,下一个请求服务器就"忘记"了用户是谁购物车数据丢失:用户添加商品后,换个页面购物车就空了个性化设置失效:用户的主题、语言偏好等设置无法保存用户体验极差:每次操作都要重新验证身份虽然“无状态”这种特性有很多烦恼,但是这也使得 HTTP 协议更加轻量、并发性能更好。

那有没有办法解决这个问题呢?

当然有!可以用 Cookie。

Cookie什么是 Cookie?Cookie 本质上是服务器发送给浏览器的一小段数据,浏览器会将这段数据存储起来,并在后续的请求中自动携带。就像银行给你办了一张会员卡,下次来的时候你亮出会员卡,工作人员就知道你是谁了。

我们来看看它的工作原理:

cookie流程图实战操作后端(PHP)设置 Cookie代码语言:php复制

// 登录成功后设置Cookie

setcookie("user_id", "123", time() + 3600, "/"); // 有效期1小时

echo "Cookie已设置";

?>前端(JS)读取 Cookie代码语言:js复制// 获取指定Cookie值

function getCookie(name) {

const value = "; " + document.cookie;

const parts = value.split("; " + name + "=");

if (parts.length === 2) return parts.pop().split(";").shift();

}

console.log(getCookie("user_id")); // 输出: 123我们可以看到 Cookie 的出现完美解决了 HTTP 无状态的问题,那么,Cookie 有什么弊端吗?

Cookie 的弊端1. 安全风险:Cookie 存储在客户端,用户可以查看和修改 Cookie 中的所有内容,数据容易被篡改。比如,原本我们设置到 cookie 的 user_id 为 123,我们也可以直接改成 456,这样就可以访问到 user_id 为 456 的用户数据了。敏感信息暴露在客户端不安全容易受到 XSS 和 CSRF 攻击2. 存储限制:大小限制(通常 4KB)数量限制(每个域名最多几十个)既然 Cookie 是把敏感数据放到客户端极其不安全,那我们能不能把用户数据(已经授权的数据)放在服务端呢?当然,这也是可以的。这就要说到 Session 了。

Session什么是 Session?Session 是直接将用户状态信息存储在服务器端,然后颁发一个 Session ID 给到客户端浏览器(相当于颁发了一把钥匙给到了浏览器),浏览器再通过 Cookie 携带这个 Session ID 去访问服务端数据。

我们来看看 Session 的工作原理:

Session 工作原理流程图操作实战后端(PHP)Session 用法代码语言:php复制

session_start(); // 注意,一定要先启动 Session

// 登录成功后

$_SESSION['user_id'] = 123;

echo "Session已设置";

?>前端(JS)无感知,Session ID 由浏览器自动携带代码语言:js复制// 前端无需手动处理,浏览器自动携带PHPSESSID

fetch('/user/profile')

.then(res => res.json())

.then(data => console.log(data));Session 可以直接将用户数据存储到服务器的任何一个地方,比如:内存、文件、Redis、数据库等……并且成熟的 Session 扩展库还会维护 Session 的生命周期,如:用户不活动(如 30 分钟)超时或主动注销后自动销毁。

Cookie 和 Session 的对比对比项

Session

Cookie

数据存储位置

服务器

用户浏览器

安全性

高(敏感数据不传输)

低(可能被窃取)

存储数据类型

任意复杂对象

仅文本(≤4KB)

生命周期控制

由服务器主动管理

由浏览器过期时间决定

Session 的出现已经可以解决大部分 Web 端的授权认证了。但是,客户端 APP 呢?也可以使用 Cookie 和 Session 吗?答案,当然是:可以!

虽然一些 HTTP 库可以处理 Cookie 和 Session,但是却始终没有在浏览器环境中使用起来那么丝滑的,毕竟在浏览器环境中 Cookie 和 Session 都可以被自动处理掉。并且,如果后端是服务器集群呢?那么我们还得考虑 Session 的存储问题。

那么,有没有一种方式既可以不用存储又能够安全授权认证呢?

既然说到这里,那么肯定是有解决方案的。这就是:Token。

Token什么是 Token?Token 是服务器签发的数字令牌,包含用户身份和权限信息,客户端(浏览器/APP)每次请求时自主出示令牌,无需服务器存储会话状态。

我们来看看 Token 的工作原理流程图:

token工作原理流程图虽然服务端确实是可以不用存储用户信息了,但是客户端还是需要保存一下 Token 的。一般会使用 LocalStorage / APP 内存进行保存。

JWT 是什么?JWT 全称为 JSON Web Token,是 Token 的一种规范,也是现在用得最流行的一种 Token 范式。它是一种自包含的令牌格式,将用户信息(Payload)和防伪签名打包成字符串,实现无状态身份验证。

JWT 由三部分组成:

JWT 结构JWT 由头部(header)、载荷(payload)与签名(signature)组成,一个 JWT 类似下面这样:

代码语言:bash复制{

"typ":"JWT",

"alg":"HS256"

}

{

"iss":"http://localhost",

"iat":1587000625,

"exp":1618536625,

"nbf":1587000625,

"jti":"iCxsfo97UVUijjjP",

"sub":1,

"prv":"13e8d028b391f3b7b63f21933dbad458ff21072e"

}

signature头部声明了加密算法;载荷中有两个比较重要的数据,exp 是过期时间,sub 是 JWT 的主体,这里就是用户的 id;aud(Audience):受众,也就是接受 JWT 的一方。exp(ExpiresAt):所签发的 JWT 过期时间,过期时间必须大于签发时间。jti(JWT Id):JWT 的唯一标识。iat(IssuedAt):签发时间iss(Issuer):JWT 的签发者。nbf(Not Before):JWT 的生效时间,如果未到这个时间则为不可用。sub(Subject):主题最后的 signature 是由服务器进行的签名,保证了 token 不被篡改。signature 签名的生成公式示例如下:

代码语言:bash复制HMACSHA256(

base64UrlEncode(header) + "." +

base64UrlEncode(payload),

secret)JWT 最后是通过 Base64 编码的,也就是说,它可以被翻译回原来的样子来的。所以不要在 JWT 中存放一些敏感信息。

用户 id,过期时间等数据都保存在 Token 中了,所以并不需要将 Token 保存在服务器中,客户端请求的时候在 Header 中携带 Token,服务器获取 Token 后,进行 base64_decode 即可获取数据进行校验,由于已经有了签名,所以不用担心数据被篡改。

有了 token 之后该如何验证 token 的有效性,并得到 token 对应的用户呢?我们的常规流程是:

获取客户端提交的 token 检测 token 中的签名 signature 是否正确判断 payload 数据中的 exp,是否已经过期根据 payload 数据中的 sub,取数据库中验证用户是否存在上述检测不正确,则抛出相应异常为了方便你可以更好的理解这个过程,我们一起来看看下面这个流程图:

JWT 核心工作流程是不是现在就清晰了许多?

Cookie vs Session vs Token特性

Cookie

Session

Token (以 JWT 为例)

存储位置

浏览器

服务器 (Session 存储)

客户端 (LocalStorage/Cookie)

存储内容

Key-Value 数据

用户会话数据对象

自包含的签名令牌 (包含声明)

状态管理

客户端存储状态片段

服务器端管理状态

无状态

传输方式

自动通过 Cookie 请求头

通过 Cookie/URL 传递 Session ID

手动添加 (常放 Authorization Header 中)

安全性

较低 (易被窃取/篡改)

较高 (敏感数据在服务器)

较高 (签名防篡改)

扩展性 (分布式)

好 (无状态)

差 (需 Session 共享方案)

极好 (天然无状态)

跨域支持

受限 (同源策略/CORS 配置)

受限 (依赖 Session ID 传输)

好 (配合 CORS)

移动端/ Web端

一般浏览器环境为主

一般浏览器环境为主

浏览器、APP端都可以使用

典型应用场景

跟踪、简单配置、Session ID 载体

传统服务器渲染 Web 应用

现代 SPA、移动 App、API 服务、微服务

现在你应该对 Cookie、Session、Token 不再陌生了吧?

创作不易,如果对你有所帮助,还望帮忙点个赞,关注一下,谢谢。

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