JSON Web Token | 生命不息折腾不止

发布日期: 2020-10-07

文章字数: 995

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JWT(JSON Web Token) 是一个基于 JSON 的开放标准，用于通信双方之间传递安全信息的简洁的、URL 安全的表述性声明规范，经常用于身份验证。

结构

JWT 有三部分组成，他们之间用 . 分隔，这三部分分别是 Header 、 Payload 、 Signature ，结构为 Header.Payload.Signature
示例：

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiaWF0IjoxNTE2MjM5MDIyfQ.SflKxwRJSMeKKF2QT4fwpMeJf36POk6yJV_adQssw5c

对于这个例子，其三部分组成分别为：

// header
{
  "alg": "HS256",
  "typ": "JWT"
}

// Payload
{
  "sub": "1234567890",
  "name": "John Doe",
  "iat": 1516239022
}

// Signature
HMACSHA256(
  base64UrlEncode(header) + "." + base64UrlEncode(payload), "your-256-bit-secret"
)

Header 头部，其由两部分组成：声明类型和算法名称，在本例中的 Token 类型为 jwt ，加密算法为 HMAC-SHA256 。将 Header 进行 BASE64URL 算法编码，即可得到 jwt 的第一部分，注意 BASE64URL 算法编码与 BASE64 编码略有不同， BASE64URL 需要将 BASE64 中输出中的 + 替换为减号 - ， / 替换为 _ ，而且没有标准的 BASE64 填充，即把 = 去掉。

base64UrlEncode({
    "alg": "HS256",
    "typ": "JWT"
}) === "eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9";

Payload

Payload 有效载荷，其为 JWT 的主体，这里可以存放主体数据信息， Payload 包含三个部分：标准中注册的声明、公共的声明、私有的声明。

标准中注册的声明（建议但不强制使用）

iss : jwt 签发者
sub : jwt 主题
aud : jwt 接收者
exp : jwt 过期时间
nbf : jwt 生效时间
iat : jwt 的签发时间
jti : jwt 的唯一身份标识，避免重放攻击

公共声明

可以在公共声明添加任何信息，我们一般会在里面添加用户信息和业务信息，但是不建议添加敏感信息，因为公共声明部分可以在客户端解密，除非此信息是加密的。

私有声明

私有声明是服务器和客户端共同定义的声明，同样这里不建议添加敏感信息。

base64UrlEncode({
    "sub": "1234567890",
    "name": "John Doe",
    "iat": 1516239022
}) === "eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiaWF0IjoxNTE2MjM5MDIyfQ";

Signature

Signature 哈希签名，其通过 JWT 中 Header 定义的算法，将前两部分数据进行编码后哈希来生成签名，主要是确保数据不会被篡改。

HMACSHA256(base64UrlEncode(header) + "." + base64UrlEncode(payload), "your-256-bit-secret") === "SflKxwRJSMeKKF2QT4fwpMeJf36POk6yJV_adQssw5c"

优点

无状态和可拓展性，服务器将 JWT 存储到客户端以后不存在状态或者会话信息，易于拓展
可以预防 CSRF 攻击，由于使用 JWT 一般放置于请求头的 Authorization: Bearer ${JWT} 字段中而不使用 Cookie 可以有效防止 CSRF 攻击
payload 部分可以存储一些其他业务逻辑所必要的非敏感信息，可以减轻服务端压力
JWT 的跨语言支持性，由于 json 与加密算法的通用性，在多数语言中都能得到支持
相对于 OAuth2 更加轻量，但是其应用场景有所区别，OAuth2 是一种授权框架，通常用于第三方应用授权，JWT 是一种认证协议，用于前后端分离的用户认证以及后端 API 的保护

缺点

一旦签发无法更新，如果想更新数据或者续签，必须重新签发
无法废弃，在 JWT 设置的过期时间到达之前，JWT 始终有效
payload 是使用 BASE64URL 编码的，并没有加密，因此 JWT 中在未加密的情况下不能存储敏感数据
JWT 本身包含认证信息，因此一旦信息泄露，任何人都可以获得令牌的所有权限，所以 JWT 的有效期不宜设置太长。
伪造 JWT，攻击者拥有一个 JWT，可以伪造 Header 中的 alg 为 none 来验证身份，理论上这是符合 JWT 规范要求的，而且有些库中都默认实现此验证，所以需要禁用 alg 为 none 的请求。
爆破 HMAC 密钥，由于用户可以拿到完整的 JWT，其中就包含加密算法，用户可以根据 JWT 中信息爆破密钥，而且整个操作可以本地完成，不需要与服务端交互。