認證方案之初步認識JWT

  • 2019 年 10 月 3 日
  • 筆記

前言：

  現在越來越多的項目或多或少會用到JWT，為什麼會出現使用JWT這樣的場景的呢？

  假設現在有一個APP，後台是分散式系統。APP的首頁模組部署在上海機房的伺服器上，子頁面模組部署在深圳機房的伺服器上。此時你從首頁登錄了該APP，然後跳轉到子頁面模組。session在兩個機房之間不能同步，用戶是否需要重新登錄？

傳統的方式（cookie+session）需要重新登錄，用戶體驗不好。session共享（在多台物理機之間傳輸和複製session）方式對網路IO的壓力大，延遲太長，用戶體驗也不好。

  說到這大家可能會想到，用伺服器的session_id存儲到cookies中也能做到，為什麼非要用token呢？網上有許多文章來比較token和session的優缺點，其實，開發web應用的話用哪種都行。但如果是開發api介面，前後端分離，最好使用token，為什麼這麼說呢，因為session+cookies是基於web的。但是針對 api介面，可能會考慮到移動端，app是沒有cookies和session的。

  Session方式存儲用戶資訊的最大問題在於要佔用大量伺服器記憶體，增加伺服器的開銷。

  而JWT方式將用戶狀態分散到了客戶端中，可以明顯減輕服務端的記憶體壓力。Session的狀態是存儲在伺服器端，客戶端只有session id；而Token的狀態是存儲在客戶端

原理：

JSON Web Token（縮寫 JWT）

    JWT 的原理是，伺服器認證以後，生成一個 JSON 對象，發回給用戶，以後，用戶與服務端通訊的時候，都要發回這個 JSON 對象。

  伺服器完全只靠這個對象認定用戶身份。為了防止用戶篡改數據，伺服器在生成這個對象的時候，會加上簽名。

  伺服器就不保存任何 session 數據了，也就是說，伺服器變成無狀態了，從而比較容易實現擴展。

組合：

 JWT 的三個部分依次是：Header（頭部）、Payload（負載）、Signature（簽名）

寫成一行，就是下面的樣子。

Header.Payload.Signature

 一、Header

header典型的由兩部分組成：token的類型（“JWT”）和演算法名稱（比如：HMAC SHA256或者RSA等等）

        {            "alg": "HS256", //alg屬性表示簽名的演算法（algorithm），默認是 HMAC SHA256（寫成 HS256）            "typ": "JWT"   //typ屬性表示這個令牌（token）的類型（type）          }

然後用Base64對這個JSON編碼就得到JWT的第一部分

二、Payload

JWT的第二部分是payload，它包含聲明（要求）。聲明是關於實體(通常是用戶)和其他數據的聲明

JWT 規定了7個官方欄位

  • iss (issuer)：簽發人
  • exp (expiration time)：過期時間
  • sub (subject)：主題
  • aud (audience)：受眾
  • nbf (Not Before)：生效時間
  • iat (Issued At)：簽發時間
  • jti (JWT ID)：編號

除了官方欄位，你還可以在這個部分定義私有欄位，下面就是一個例子

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

注意，不要在JWT的payload或header中放置敏感資訊，除非它們是加密的

三、Signature

Signature 部分是對前兩部分的簽名，防止數據篡改。簽名是用於驗證消息在傳遞過程中有沒有被更改，並且，對於使用私鑰簽名的token，它還可以驗證JWT的發送方是否為它所稱的發送方。

為了得到簽名部分，你必須有編碼過的header、編碼過的payload、一個秘鑰，簽名演算法是header中指定的那個，然對它們簽名即可。按照下面的公式產生簽名。

HMACSHA256(base64UrlEncode(header) + “.” + base64UrlEncode(payload), secret)

算出簽名以後，把 Header、Payload、Signature 三個部分拼成一個字元串，每個部分之間用”點”（.）分隔，就可以返回給用戶。

 

開始：

 一、客戶端收到伺服器返回的 JWT，可以儲存在 Cookie 裡面，也可以儲存在 localStorage。

此後，客戶端每次與伺服器通訊，都要帶上這個 JWT。你可以把它放在 Cookie 裡面自動發送，但是這樣不能跨域，所以更好的做法是放在 HTTP 請求的頭資訊Authorization欄位裡面。

Authorization: Bearer <token>

二、JWT 就放在 POST 請求的數據體裡面，那麼跨源資源共享(CORS)將不會成為問題，因為它不使用cookie

1.應用（或者客戶端）想授權伺服器請求授權。例如，如果用授權碼流程的話，就是/oauth/authorize

2.當授權被許可以後，授權伺服器返回一個access token給應用

3.應用使用access token訪問受保護的資源（比如：API）

特點：

1.JWT 默認是不加密，但也是可以加密的。生成原始 Token 以後，可以用密鑰再加密一次。

2.JWT 不加密的情況下，不能將秘密數據寫入 JWT。

3.JWT 的最大缺點是，由於伺服器不保存 session 狀態，因此無法在使用過程中廢止某個 token，或者更改 token 的許可權。也就是說，一旦 JWT 簽發了，在到期之前就會始終有效，除非伺服器部署額外的邏輯。

4.JWT 本身包含了認證資訊，一旦泄露，任何人都可以獲得該令牌的所有許可權。為了減少盜用，JWT 的有效期應該設置得比較短。對於一些比較重要的許可權，使用時應該再次對用戶進行認證。

注意：

JWT 是 JSON 格式的被加密了的字元串

JWT 的核心是密鑰，就是 JSON 數據。這是你關心的，並希望安全傳遞出去的數據。JWT 如何做到這一點，並使你信任它，就是加密簽名。

 

被篡改之後

 

 

總結：

參考官方文檔：JSON Web Tokens

 

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