JWT介绍

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#服务器 #运维

什么是JWT？

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,用于在各方之间以json对象安全地传输信息,此信息可以验证和信任.因为它是数字签名的,jwt可以使用加密算法(使用HMAC 算法) 或使用RSA或ECDSA 的公钥/私钥进行签名.

通俗的讲:

JWT就是通过json格式作为Web应用程序中的令牌,用于在各方之间安全地将信息以JSON的形式传输,在数据传输过程中.还可以对数据进行加密,签名等相关处理.

JWT的使用场景

授权：
这是使用JWT的最常见方案。一旦用户登录，每个后续请求将包括 JWT，从而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可以在不同的域中轻松使用。

信息交换：
JSON Web Token是在各方之间安全地传输信息的好方法。因为可以对JWT进行签名（例如，使用公钥/私钥对），所以您可以确保发件人是他们所说的人。此外，由于签名是使用标头和有效负载计算的，因此您还可以验证内容是否遭到篡改。

JWT认证过程

1.首先，前端通过 Web 表单将自己的用户名和密码发送到后端的接口。这一过程一般是一个 HTTP POST请求。建议的方式是通过SSL加密的传输（https协议），从而避免敏感信息被嗅探。

2.后端核对用户名和密码成功后，将用户的id等其他信息作为 JWT Payload（负载），将其与头部分别进行Base64编码拼接后签名，形成一个JWT(Token)。形成的JWT就是一个形同lll.zzz.xxx的字符串。

3.后端将JWT字符串作为登录成功的返回结果返回给前端。前端可以将返回的结果保存在 localStorage 或 sessionStorage 上，退出登录时前端删除保存的JWT即可。

4.前端在每次请求时将 JWT 放入 HTTP Header 中的 Authorization 位。(解决 XSS 和 XSRF 问题)

5.后端检查是否存在，如存在验证JWT的有效性。例如，检查签名是否正确；检查Token是否过期；检查Token的接收方是否是自己（可选）。

6.验证通过后后端使用JWT中包含的用户信息进行其他逻辑操作，返回相应结果。

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。

JWT的优势:

简洁: 可以通过URL,POST参数或者Http 请求头发送,因为数据量小,传输速度也快

自包含:负载中包含了用户所需要的数据,避免多次查询数据库

因为Token是以JSON加密的形式保存在客户端,所以JWT是跨语言的,原则上任何语言的Web项目都支持

不需要在服务端保存会话信息,特别适用于分布式微服务.

JWT的结构

JSON Web令牌以紧凑的形式由三部分组成，这些部分由点（.）分隔，分别是：

头部(header)
载荷 (payload)
签名(signature)

JWT通常如下所示: xxxxxx.yyyyyy.zzzzz

eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJVc2VySWQiOjEyMywiVXNlck5hbWUiOiJhZG1pbiJ9.Qjw1epD5P6p4Yy2yju3-fkq28PddznqRj3ESfALQy_U

头部（Header）

标头通常由两部分组成：

令牌的类型（即JWT）
所使用的签名算法，例如 HMAC SHA256 或 RSA。
它会使用 Base64 编码组成 JWT 结构的第一部分

{
  "alg": "HS256",		//alg：algorithm（算法）
  "typ": "JWT"			//typ：type（类型）
}

注意：Base64是一种编码，也就是说，它是可以被翻译回原来的样子来的，它并不是一种加密过程。

然后用Base64Url编码(该加密是可以对称解密的)得到头部: 即:

eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9

载荷 (payload)

令牌的第二部分是有效负载，其中包含声明。声明是有关实体（通常是用户）和其他数据的声明。同样的，它会使用 Base64 编码组成 JWT 结构的第二部分。
简单来说，Payload 中包含了用户所需要的信息，如用户id、用户名、权限等。（由于Base64可以被解码，所以不要放用户的敏感信息，如密码！）

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

然后将其base64url加密，得到jwt的一部分

eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiYWRtaW4iOnRydWV9

签名（Signature）

前面两部分都是使用 Base64 进行编码的，即前端可以解开知道里面的信息。Signature 需要使用编码后的 header 和 payload 以及提供的密钥，使用 header 中指定的签名算法（HS256）进行签名。签名的作用是保证 JWT 没有被篡改过。（header、payload 被篡改时，由于签名基于header和payload生成，所以将无法通过验证）

签名时需要用到前面编码过的两个字符串，以头部中指定的加密算法(HMACSHA256) 加密，就如下

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

加密后再进行 base64url 编码最后得到的字符串就是 token 的第三部分

TJVA95OrM7E2cBab30RMHrHDcEfxjoYZgeFONFh7HgQ

注意：secret是保存在服务器端的，jwt的签发也是在服务端的，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，那就意味着客户端可以自我签发jwt了

签名的作用: 保证 JWT 没有被篡改过，原理如下：

HMAC 算法是不可逆算法，类似 MD5 和 hash ，但多一个密钥，密钥（即上面的 secret）由服务端持有，客户端把 token 发给服务端后，服务端可以把其中的头部和载荷再加上事先共享的 secret 再进行一次 HMAC 加密，得到的结果和 token 的第三段进行对比，如果一样则表明数据没有被篡改。

JWT总结

因为json的通用性，所以JWT是可以跨语言支持的，像C#，JavaScript，NodeJS，PHP等许多语言都可以使用

因为有了payload部分，所以JWT可以在自身存储一些其它业务逻辑所必要的非敏感信息

便于传输，jwt的构成非常简单，字节占用很小，所以它是非常便于传输的

它不需要在服务端保存会话信息，所以它易于应用的扩展安全相关

不应该在jwt的payload部分存储敏感信息，因为该部分是客户端可解密的部分

保护好secret私钥。该私钥非常重要

如果可以，请使用https协议