JWT Json Web Token全面详解

时间:2022-11-05 谙忆人气:0

概述

最近学习了一下JWT，全名为Json Web Token，是一种自包含令牌。

在这里，我整理了一下网上资源。在文章最后，有一个使用Java实现JWT生成和验证的完整案例。

简单的说，就是基于JSON，在web环境下传输一个规定格式的字符串令牌。

广义上讲JWT，这是一个Web安全传输信息方式。狭义上来说，直接指传递的令牌字符串。

JWT官网地址：https://jwt.io/ ，在这里，你可以体验一下形成的JWT字符串。

应用场景

首先，我们需要知道，JWT无法用于数据加密。一般是用来身份提供者和服务者之间传递被认证的用户身份信息，以便于从资源服务器获取到资源。

也可以增加一些额外的其它业务逻辑所必须的声明信息，该token也可直接被用于认证，也可被加密。

所以，可以推断出，在以下场景中使用JWT是比较合适的。

授权：这是最常见的使用场景，解决单点登录问题。因为JWT使用起来轻便，开销小，服务端不用记录用户状态信息（无状态），所以使用比较广泛；
信息交换：JWT是在各个服务之间安全传输信息的好方法。因为JWT可以签名，例如，使用公钥/私钥对儿 - 可以确定请求方是合法的。此外，由于使用标头和有效负载计算签名，还可以验证内容是否未被篡改。

JWT认证过程

JWT官网有一张图描述了JWT的认证流程

流程说明：

1，浏览器发起请求登陆，携带用户名和密码；
2，服务端验证身份，根据算法，将用户标识符打包生成 token,
3，服务器返回JWT信息给浏览器，JWT不包含敏感信息；
4，浏览器发起请求获取用户资料，把刚刚拿到的 token一起发送给服务器；
5，服务器发现数据中有 token，验明正身；
6，服务器返回该用户的用户资料；

JWT的数据结构

JWT字符串的格式:

header.payload.signature

JWT通常由三部分组成，按照顺序: 头信息（header）, 有效载荷（payload）和签名（signature）。

header

header是一串描述JWT元数据的JSON字符串，例如：

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

HS256 表示使用了 HMAC-SHA256 来生成签名。

最后使用Base64URL算法将上述JSON对象转换为字符串保存。

其他还有一些签名算法，可以去官网查看。

payload

Payload 部分也是一个 JSON 对象，用来存放实际需要传递的数据。JWT 规定了7个官方字段，供选用。

 iss (issuer)：签发人
 exp (expiration time)：过期时间（jwt的过期时间，这个过期时间必须要大于签发时间）
 sub (subject)：主题
 aud (audience)：受众
 nbf (Not Before)：生效时间（定义在什么时间之前，该jwt都是不可用的.）
 iat (Issued At)：签发时间
 jti (JWT ID)：编号（jwt的唯一身份标识，主要用来作为一次性token,从而回避重放攻击。）

当然，除了前面的字符串，这里也就是我们传输数据的地方。可以自定义字段传输。例如：

 {
 "微信公众号": "程序编程之旅",
 "姓名": "谙忆"
 }

当然，我这里就是推广下公众号，前面的key用了中文名，你别这么玩就行。

注意哦，这部分的数据默认是不加密的。所以，如果有敏感信息，注意再使用加密算法把数据加密后传输即可。

这个JSON对象传输时，也要使用Base64URL算法转成字符串。

signature

签名哈希部分是对上面两部分数据签名，通过指定的算法生成哈希，以确保数据不会被篡改。

首先，需要指定一个密码（secret）。该密码保存在服务器中，并且不能向用户公开。然后，使用标头中指定的签名算法（默认情况下为HMAC SHA256）根据以下公式生成签名。

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

token看起来像这样:

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJsb2dnZWRJbkFzIjoiYWRtaW4iLCJpYXQiOjE0MjI3Nzk2Mzh9.gzSraSYS8EXBxLN_oWnFSRgCzcmJmMjLiuyu5CSpyHI

JWT的用法

客户端接收服务器返回的JWT，将其存储在Cookie或localStorage中。

此后，客户端将在与服务器交互中都会带JWT。如果将它存储在Cookie中，就可以自动发送，但是不会跨域，因此一般是将它放入HTTP请求的Header Authorization字段中。

当跨域时，也可以将JWT放置于POST请求的数据主体中。

JWT的优缺点

1、JWT默认不加密，所以可能导致数据泄露，但可以加密。生成原始令牌后，可以使用该令牌再次对其进行加密。

2、当JWT未加密时，一些私密数据无法通过JWT传输。

3、JWT不仅可用于认证，还可用于信息交换。善用JWT有助于减少服务器请求数据库的次数。

4、JWT的最大缺点是服务器不保存会话状态，所以在使用期间不可能取消令牌或更改令牌的权限。也就是说，一旦JWT签发，在有效期内将会一直有效。

5、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。为了减少盗用，JWT的有效期不宜设置太长。对于某些重要操作，用户在使用时应该每次都进行身份验证。

6、为了减少盗用和窃取，JWT不建议使用HTTP协议来传输代码，而是使用加密的HTTPS协议进行传输，防止服务器返回给用户的JWT被拦截。

看着上面6点，我的建议是，无论有没有敏感数据，对于用户认证信息数据做一层加密。最大程度上避免数据泄露造成问题。

最后，强调一点：JWT不是用来加密的，只是用来验证用户的真实性以及请求来源的真实性。

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