什么是JWT

Json web token (JWT), 是為了在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境間傳遞聲明而執(zhí)行的一種基于JSON的開放標(biāo)準(zhǔn)（(RFC 7519).該token被設(shè)計(jì)為緊湊且安全的，特別適用于分布式站點(diǎn)的單點(diǎn)登錄（SSO）場(chǎng)景。JWT的聲明一般被用來在身份提供者和服務(wù)提供者間傳遞被認(rèn)證的用戶身份信息，以便于從資源服務(wù)器獲取資源，也可以增加一些額外的其它業(yè)務(wù)邏輯所必須的聲明信息，該token也可直接被用于認(rèn)證，也可被加密。

起源

說起JWT，我們應(yīng)該來談一談基于token的認(rèn)證和傳統(tǒng)的session認(rèn)證的區(qū)別。

傳統(tǒng)的session認(rèn)證

我們知道，http協(xié)議本身是一種無狀態(tài)的協(xié)議，而這就意味著如果用戶向我們的應(yīng)用提供了用戶名和密碼來進(jìn)行用戶認(rèn)證，那么下一次請(qǐng)求時(shí)，用戶還要再一次進(jìn)行用戶認(rèn)證才行，因?yàn)楦鶕?jù)http協(xié)議，我們并不能知道是哪個(gè)用戶發(fā)出的請(qǐng)求，所以為了讓我們的應(yīng)用能識(shí)別是哪個(gè)用戶發(fā)出的請(qǐng)求，我們只能在服務(wù)器存儲(chǔ)一份用戶登錄的信息，這份登錄信息會(huì)在響應(yīng)時(shí)傳遞給瀏覽器，告訴其保存為cookie,以便下次請(qǐng)求時(shí)發(fā)送給我們的應(yīng)用，這樣我們的應(yīng)用就能識(shí)別請(qǐng)求來自哪個(gè)用戶了,這就是傳統(tǒng)的基于session認(rèn)證。

但是這種基于session的認(rèn)證使應(yīng)用本身很難得到擴(kuò)展，隨著不同客戶端用戶的增加，獨(dú)立的服務(wù)器已無法承載更多的用戶，而這時(shí)候基于session認(rèn)證應(yīng)用的問題就會(huì)暴露出來.

基于session認(rèn)證所顯露的問題

ession: 每個(gè)用戶經(jīng)過我們的應(yīng)用認(rèn)證之后，我們的應(yīng)用都要在服務(wù)端做一次記錄，以方便用戶下次請(qǐng)求的鑒別，通常而言session都是保存在內(nèi)存中，而隨著認(rèn)證用戶的增多，服務(wù)端的開銷會(huì)明顯增大。

擴(kuò)展性: 用戶認(rèn)證之后，服務(wù)端做認(rèn)證記錄，如果認(rèn)證的記錄被保存在內(nèi)存中的話，這意味著用戶下次請(qǐng)求還必須要請(qǐng)求在這臺(tái)服務(wù)器上,這樣才能拿到授權(quán)的資源，這樣在分布式的應(yīng)用上，相應(yīng)的限制了負(fù)載均衡器的能力。這也意味著限制了應(yīng)用的擴(kuò)展能力。

SRF: 因?yàn)槭腔赾ookie來進(jìn)行用戶識(shí)別的, cookie如果被截獲，用戶就會(huì)很容易受到跨站請(qǐng)求偽造的攻擊。

基于token的鑒權(quán)機(jī)制

基于token的鑒權(quán)機(jī)制類似于http協(xié)議也是無狀態(tài)的，它不需要在服務(wù)端去保留用戶的認(rèn)證信息或者會(huì)話信息。這就意味著基于token認(rèn)證機(jī)制的應(yīng)用不需要去考慮用戶在哪一臺(tái)服務(wù)器登錄了，這就為應(yīng)用的擴(kuò)展提供了便利。

流程上是這樣的：

• 用戶使用用戶名密碼來請(qǐng)求服務(wù)器
• 服務(wù)器進(jìn)行驗(yàn)證用戶的信息
• 服務(wù)器通過驗(yàn)證發(fā)送給用戶一個(gè)token
• 客戶端存儲(chǔ)token，并在每次請(qǐng)求時(shí)附送上這個(gè)token值
• 服務(wù)端驗(yàn)證token值，并返回?cái)?shù)據(jù)

這個(gè)token必須要在每次請(qǐng)求時(shí)傳遞給服務(wù)端，它應(yīng)該保存在請(qǐng)求頭里， 另外，服務(wù)端要支持CORS(跨來源資源共享)策略，一般我們?cè)诜?wù)端這么做就可以了Access-Control-Allow-Origin: *。

那么我們現(xiàn)在回到JWT的主題上。

WT長(zhǎng)什么樣？

JWT是由三段信息構(gòu)成的，將這三段信息文本用.鏈接一起就構(gòu)成了Jwt字符串。就像這樣:

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiYWRtaW4iOnRydWV9.TJVA95OrM7E2cBab30RMHrHDcEfxjoYZgeFONFh7HgQ

WT的構(gòu)成

第一部分我們稱它為頭部（header),第二部分我們稱其為載荷（payload, 類似于飛機(jī)上承載的物品)，第三部分是簽證（signature).

header

jwt的頭部承載兩部分信息：

• 聲明類型，這里是jwt
• 聲明加密的算法 通常直接使用 HMAC SHA256

完整的頭部就像下面這樣的JSON：

{ 'typ': 'JWT', 'alg': 'HS256'}

然后將頭部進(jìn)行base64加密（該加密是可以對(duì)稱解密的),構(gòu)成了第一部分.

eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9

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載荷就是存放有效信息的地方。這個(gè)名字像是特指飛機(jī)上承載的貨品，這些有效信息包含三個(gè)部分

• 標(biāo)準(zhǔn)中注冊(cè)的聲明
• 公共的聲明
• 私有的聲明

標(biāo)準(zhǔn)中注冊(cè)的聲明 (建議但不強(qiáng)制使用) ：

• iss: jwt簽發(fā)者
• sub: jwt所面向的用戶
• aud: 接收jwt的一方
• exp: jwt的過期時(shí)間，這個(gè)過期時(shí)間必須要大于簽發(fā)時(shí)間
• nbf: 定義在什么時(shí)間之前，該jwt都是不可用的.
• iat: jwt的簽發(fā)時(shí)間
• jti: jwt的唯一身份標(biāo)識(shí)，主要用來作為一次性token,從而回避重放攻擊。

公共的聲明 ：
公共的聲明可以添加任何的信息，一般添加用戶的相關(guān)信息或其他業(yè)務(wù)需要的必要信息.但不建議添加敏感信息，因?yàn)樵摬糠衷诳蛻舳丝山饷?

私有的聲明 ：
私有聲明是提供者和消費(fèi)者所共同定義的聲明，一般不建議存放敏感信息，因?yàn)閎ase64是對(duì)稱解密的，意味著該部分信息可以歸類為明文信息。

定義一個(gè)payload:

{ "sub": "1234567890", "name": "John Doe", "admin": true}

然后將其進(jìn)行base64加密，得到Jwt的第二部分。

eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiYWRtaW4iOnRydWV9

signature

jwt的第三部分是一個(gè)簽證信息，這個(gè)簽證信息由三部分組成：

• header (base64后的)
• payload (base64后的)
• secret

這個(gè)部分需要base64加密后的header和base64加密后的payload使用.連接組成的字符串，然后通過header中聲明的加密方式進(jìn)行加鹽secret組合加密，然后就構(gòu)成了jwt的第三部分。

// javascriptvar encodedString = base64UrlEncode(header) + '.' + base64UrlEncode(payload);var signature = HMACSHA256(encodedString, 'secret'); // TJVA95OrM7E2cBab30RMHrHDcEfxjoYZgeFONFh7HgQ

將這三部分用.連接成一個(gè)完整的字符串,構(gòu)成了最終的jwt:

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiYWRtaW4iOnRydWV9.TJVA95OrM7E2cBab30RMHrHDcEfxjoYZgeFONFh7HgQ

注意：secret是保存在服務(wù)器端的，jwt的簽發(fā)生成也是在服務(wù)器端的，secret就是用來進(jìn)行jwt的簽發(fā)和jwt的驗(yàn)證，所以，它就是你服務(wù)端的私鑰，在任何場(chǎng)景都不應(yīng)該流露出去。一旦客戶端得知這個(gè)secret, 那就意味著客戶端是可以自我簽發(fā)jwt了。

如何應(yīng)用

一般是在請(qǐng)求頭里加入Authorization，并加上Bearer標(biāo)注：

fetch('api/user/1', {  headers: {    'Authorization': 'Bearer ' + token  }})

服務(wù)端會(huì)驗(yàn)證token，如果驗(yàn)證通過就會(huì)返回相應(yīng)的資源。整個(gè)流程就是這樣的:

jwt-diagram

總結(jié) 優(yōu)點(diǎn)

• 因?yàn)閖son的通用性，所以JWT是可以進(jìn)行跨語言支持的，像JAVA,JavaScript,NodeJS,PHP等很多語言都可以使用。
• 因?yàn)橛辛藀ayload部分，所以JWT可以在自身存儲(chǔ)一些其他業(yè)務(wù)邏輯所必要的非敏感信息。
• 便于傳輸，jwt的構(gòu)成非常簡(jiǎn)單，字節(jié)占用很小，所以它是非常便于傳輸?shù)摹?/li>
• 它不需要在服務(wù)端保存會(huì)話信息, 所以它易于應(yīng)用的擴(kuò)展

安全相關(guān)

• 不應(yīng)該在jwt的payload部分存放敏感信息，因?yàn)樵摬糠质强蛻舳丝山饷艿牟糠帧?/li>
• 保護(hù)好secret私鑰，該私鑰非常重要。
• 如果可以，請(qǐng)使用https協(xié)議