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JWT

官方简介：Introduction to JSON Web Tokens

文章基本是官网内容的翻译，英文不错的同学可点击上面的链接直接看英文文档。

什么是 JWT

JWT全称是JSON Web Token（JWT）是一个开放标准（RFC 7519），它定义了一种紧凑且自包含的方式，用于在各方之间作为JSON对象安全地传输信息。由于此信息是经过数字签名的，因此可以被验证和信任。

可以使用密钥（HMAC算法）或使用RSA或ECDSA的公用/专用密钥对对JWT进行签名。

什么时候使用 JWT 验证

• 授权（Authorization）
  这是使用JWT的最常见情况。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。单一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（Information Exchange）
JWT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。另外，由于签名是使用Header和payload计算的，因此您还可以验证内容是否未被篡改。

JWT 的结构格式

由三部分组成，这些部分由点.分隔，分别是：

• Header
• Payload
• Signature

因此，JWT通常如下所示。

xxxxx.yyyyy.zzzzz

Header

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。

例如：

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

然后，将此JSON通过Base64Url编码以形成JWT的第一部分。

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。共有三种类型的索赔： registered、public、private claims

• Registered claims
  这些是一组预定义的权利要求，不是强制性的，而是建议使用的，以提供一组有用的可互操作的权利要求。其中一些是：iss（发出者），exp（到期时间），sub（主题），aud（受众） 等。
  Tip: 请注意，声明名称仅是三个字符，因为JWT是紧凑的。
• Public claims
  这些可以由使用JWT的人员随意定义。但是为避免冲突，应在IANA JSON Web令牌注册表中定义它们，或将其定义为包含抗冲突名称空间的URI。
• Private claims
  这些是自定义声明，旨在在同意使用它们的各方之间共享信息，既不是注册声明也不是公共声明。

有效负载示例：

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

同样需要Base64Url编码，以形成JWT的第二部分。

Signature

签名(Signature)用于验证消息在整个过程中没有更改，并且对于使用私钥进行签名的令牌，它还可以验证JWT的发送者是它所说的真实身份。

例如，如果要使用HMAC SHA256算法，则将通过以下方式创建签名：

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

将这三部分合并

输出是三个由.分隔的Base64-URL字符串，可以在HTML和HTTP环境中轻松传递这些字符串，与基于XML的标准（例如SAML）相比，它更紧凑。

下图显示了一个JWT，它已对先前的Header和Payload进行了编码，并用一个Signature。

可以在这个网页 jwt.io Debugger 验证和生成JWT

JWT 如何工作

在身份验证中，当用户使用其凭据成功登录时，将返回令牌。由于令牌是凭据，因此必须格外小心以防止安全问题。通常，令牌的有效时间不宜设置过长。

Tip: 由于缺乏安全性，您也不应该将敏感的会话数据存储在浏览器存储中。

每当用户想要访问受保护的路由或资源时，用户代理通常应在Bearer模式中使用授权头发送JWT。Header的内容应如下所示：

Authorization: Bearer <token>

在某些情况下，接口访问并不需要身份授权。服务器的受保护路由将在Authorization Header中检查JWT令牌是否有效，如果存在且有效，则将允许用户访问受保护的资源。

如果JWT包含必要的数据，则可以减少查询数据库中某些操作的需求。

如果令牌是在Authorization Header中发送的，则跨域资源共享 （CORS） 不会成为问题，因为它不使用cookie。

下图显示了如何获取JWT并将其用于访问API或资源：

1. 应用程序或客户端向授权服务器请求授权。生产JWT令牌。
2. 授予授权后，授权服务器会将访问令牌返回给应用程序。
3. 应用程序使用访问令牌来访问受保护的资源（例如API）。
4. 服务器检查JWT令牌是否有效，返回对应结果给客户端

下图详细的流程：

ps:请注意，使用签名令牌，令牌或令牌中包含的所有信息都会暴露给用户或其他方，即使他们无法更改它。这意味着您不应将机密信息放入令牌中。

为什么需要 JWT

对比 Simple Web Tokens (SWT) 和Security Assertion Markup Language Tokens (SAML)，看看使用JSON Web Tokens (JWT) 有什么好处。

• 由于JSON不如XML冗长，因此在编码时JSON的大小也较小，从而使JWT比SAML更紧凑。这使得JWT是在HTML和HTTP环境中传递的不错的选择。
• 在安全方面，SWT只能使用HMAC算法进行对称签名。但是JWT和SAML令牌可以使用X.509证书形式的公用/专用密钥对进行签名。与签名JSON的简单性相比，使用XML Digital Signature签名XML而不引入模糊的安全漏洞是非常困难的。
• JSON解析器在大多数编程语言中都很常见，因为它们直接映射到对象。相反，XML没有自然的文档到对象映射。与SAML断言相比，这使使用JWT更加容易。
• 关于用法，JWT是在Internet规模上使用的。这强调了在多个平台（尤其是移动平台）上对JSON Web令牌进行客户端处理的简便性。

如果您想了解有关JSON Web令牌的更多信息，甚至开始使用它们在自己的应用程序中执行身份验证，请浏览到 Auth0上的JSON Web令牌登录 页面。

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