什么是JWT?

JWT官网

JSON Web Token (JWT)是一个开放标准(RFC 7519),它定义了一种紧凑的、自包含的方式,用于作为JSON对象在各方之间安全地传输信息。该信息可以被验证和信任,因为它是数字签名的。

什么时候用JWT?

  • 授权:这是使用JWT最常见的场景。用户登录后,每个后续请求都将包含JWT,允许用户访问该令牌允许的路由、服务和资源。单点登录是当今广泛使用JWT的一项功能,因为它的开销很小,并且能够轻松跨不同域使用。

  • 信息交换:对于安全的在各方之间传输信息而言,JSON Web Tokens无疑是一种很好的方式。因为JWT可以被签名,例如,用公钥/私钥对,你可以确定发送人就是它们所说的那个人。另外,由于签名是使用头和有效负载计算的,您还可以验证内容没有被篡改。

JWT结构

JSON Web Token由三部分组成,它们之间用圆点(.)连接。这三部分分别是:

  • Header
  • Payload
  • Signature

因此,一个典型的JWT看起来是这个样子的:xxxxx.yyyyy.zzzzz

接下来,具体看一下每个部分:

Header典型的由两部分组成:token的类型(JWT)和加密算法的名称(比如:SHA256或者RSA等等)。

例如

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

然后使用Base64对这个JSON编码就得到JWT的第一部分。

Payload

Payload包含声明(要求)。声明是关于实体(通常是用户)和其他数据的声明。声明有三种类型: registered, public 和 private。

  • Registered claims : 这里有一组预定义的声明,它们不是强制的,但是推荐。比如:iss (issuer), exp (expiration time), sub (subject), aud (audience)等。
  • Public claims : 可以随意定义。
  • Private claims : 用于在同意使用它们的各方之间共享信息,并且不是注册的或公开的声明。

下面是一个例子:

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{
"sub": "1234567890",
"name": "tang",
"admin": true
}

然后将其进行base64加密,得到Jwt的第二部分。

请注意,对于已签名的令牌,此信息虽然受到防篡改保护,但任何人都可以读取。除非加密,否则不要将机密信息放在 JWT 的负载或标头元素中。

Signature

JWT的第三部分是一个签证信息,这个签证信息由三部分组成:

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

这个部分需要base64加密后的header和base64加密后的payload使用.连接组成的字符串,然后通过header中声明的加密方式进行加盐secret组合加密,然后就构成了jwt的第三部分。

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HMACSHA256(base64UrlEncode(header) + "." + base64UrlEncode(payload), secret)

将这三部分用.连接成一个完整的字符串,构成了最终的jwt

注意:secret是保存在服务器端的,jwt的签发生成也是在服务器端的,secret就是用来进行jwt的签发和jwt的验证,所以,它就是你服务端的私钥,在任何场景都不应该流露出去。一旦客户端得知这个secret, 那就意味着客户端是可以自我签发jwt了。

基于Token的身份认证 与 基于服务器的身份认证

基于服务器的身份认证

在讨论基于Token的身份认证是如何工作的以及它的好处之前,我们先来看一下以前我们是怎么做的:

HTTP协议是无状态的,也就是说,如果我们已经认证了一个用户,那么他下一次请求的时候,服务器不知道我是谁,我们必须再次认证

传统的做法是将已经认证过的用户信息存储在服务器上,比如Session。用户下次请求的时候带着Session ID,然后服务器以此检查用户是否认证过。

这种基于服务器的身份认证方式存在一些问题:

  • Sessions : 每次用户认证通过以后,服务器需要创建一条记录保存用户信息,通常是在内存中,随着认证通过的用户越来越多,服务器的在这里的开销就会越来越大。
  • Scalability : 由于Session是在内存中的,这就带来一些扩展性的问题。
  • CORS : 当我们想要扩展我们的应用,让我们的数据被多个移动设备使用时,我们必须考虑跨资源共享问题。当使用AJAX调用从另一个域名下获取资源时,我们可能会遇到禁止请求的问题。
  • CSRF : 用户很容易受到CSRF攻击。

JWT与Session的差异

相同点是,它们都是存储用户信息;然而,Session是在服务器端的,而JWT是在客户端的。

Session方式存储用户信息的最大问题在于要占用大量服务器内存,增加服务器的开销。

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。

Session的状态是存储在服务器端,客户端只有session id;而Token的状态是存储在客户端。

基于Token的身份认证

基于Token的身份认证是无状态的,服务器或者Session中不会存储任何用户信息。

没有会话信息意味着应用程序可以根据需要扩展和添加更多的机器,而不必担心用户登录的位置。

虽然这一实现可能会有所不同,但其主要流程如下:

  • 用户使用用户名密码来请求服务器
  • 服务器进行验证用户的信息
  • 服务器通过验证发送给用户一个token
  • 客户端存储token,并在每次请求时附送上这个token值
  • 服务端验证token值,并返回数据

注意:

  • 每一次请求都需要token
  • Token应该放在请求header中
  • 我们还需要将服务器设置为接受来自所有域的请求,用Access-Control-Allow-Origin: *

用Token的好处

  • 无状态和可扩展性:Tokens存储在客户端。完全无状态,可扩展。我们的负载均衡器可以将用户传递到任意服务器,因为在任何地方都没有状态或会话信息。
  • 安全:Token不是Cookie。(The token, not a cookie.)每次请求的时候Token都会被发送。而且,由于没有Cookie被发送,还有助于防止CSRF攻击。即使在你的实现中将token存储到客户端的Cookie中,这个Cookie也只是一种存储机制,而非身份认证机制。没有基于会话的信息可以操作,因为我们没有会话!

还有一点,token在一段时间以后会过期,这个时候用户需要重新登录。这有助于我们保持安全。还有一个概念叫token撤销,它允许我们根据相同的授权许可使特定的token甚至一组token无效。

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