JSON Web Token（JWT）是目前最流行的跨域身份驗(yàn)證解決方案。蟲蟲今天給大家介紹JWT的原理和用法。

1.跨域身份驗(yàn)證

Internet服務(wù)無法與用戶身份驗(yàn)證分開。一般過程如下。

1.用戶向服務(wù)器發(fā)送用戶名和密碼。

2.驗(yàn)證服務(wù)器后，相關(guān)數(shù)據(jù)（如用戶角色，登錄時(shí)間等）將保存在當(dāng)前會(huì)話中。

3.服務(wù)器向用戶返回session_id，session信息都會(huì)寫入到用戶的Cookie。

4.用戶的每個(gè)后續(xù)請(qǐng)求都將通過在Cookie中取出session_id傳給服務(wù)器。

5.服務(wù)器收到session_id并對(duì)比之前保存的數(shù)據(jù)，確認(rèn)用戶的身份。

?

?

這種模式最大的問題是，沒有分布式架構(gòu)，無法支持橫向擴(kuò)展。如果使用一個(gè)服務(wù)器，該模式完全沒有問題。但是，如果它是服務(wù)器群集或面向服務(wù)的跨域體系結(jié)構(gòu)的話，則需要一個(gè)統(tǒng)一的session數(shù)據(jù)庫(kù)庫(kù)來保存會(huì)話數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)共享，這樣負(fù)載均衡下的每個(gè)服務(wù)器才可以正確的驗(yàn)證用戶身份。

例如蟲蟲舉一個(gè)實(shí)際中常見的單點(diǎn)登陸的需求：站點(diǎn)A和站點(diǎn)B提供同一公司的相關(guān)服務(wù)。現(xiàn)在要求用戶只需要登錄其中一個(gè)網(wǎng)站，然后它就會(huì)自動(dòng)登錄到另一個(gè)網(wǎng)站。怎么做？

一種解決方案是聽過持久化session數(shù)據(jù)，寫入數(shù)據(jù)庫(kù)或文件持久層等。收到請(qǐng)求后，驗(yàn)證服務(wù)從持久層請(qǐng)求數(shù)據(jù)。該解決方案的優(yōu)點(diǎn)在于架構(gòu)清晰，而缺點(diǎn)是架構(gòu)修改比較費(fèi)勁，整個(gè)服務(wù)的驗(yàn)證邏輯層都需要重寫，工作量相對(duì)較大。而且由于依賴于持久層的數(shù)據(jù)庫(kù)或者問題系統(tǒng)，會(huì)有單點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)，如果持久層失敗，整個(gè)認(rèn)證體系都會(huì)掛掉。

?

?

本文蟲蟲給大家介紹另外一種靈活的解決方案，通過客戶端保存數(shù)據(jù)，而服務(wù)器根本不保存會(huì)話數(shù)據(jù)，每個(gè)請(qǐng)求都被發(fā)送回服務(wù)器。 JWT是這種解決方案的代表。

?

?

2. JWT的原則

JWT的原則是在服務(wù)器身份驗(yàn)證之后，將生成一個(gè)JSON對(duì)象并將其發(fā)送回用戶，如下所示。

{

"UserName": "Chongchong",

"Role": "Admin",

"Expire": "2018-08-08 20:15:56"

}

之后，當(dāng)用戶與服務(wù)器通信時(shí)，客戶在請(qǐng)求中發(fā)回JSON對(duì)象。服務(wù)器僅依賴于這個(gè)JSON對(duì)象來標(biāo)識(shí)用戶。為了防止用戶篡改數(shù)據(jù)，服務(wù)器將在生成對(duì)象時(shí)添加簽名（有關(guān)詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱下文）。

服務(wù)器不保存任何會(huì)話數(shù)據(jù)，即服務(wù)器變?yōu)闊o狀態(tài)，使其更容易擴(kuò)展。

3. JWT的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

典型的，一個(gè)JWT看起來如下圖。

?

?

改對(duì)象為一個(gè)很長(zhǎng)的字符串，字符之間通過"."分隔符分為三個(gè)子串。注意JWT對(duì)象為一個(gè)長(zhǎng)字串，各字串之間也沒有換行符，此處為了演示需要，我們特意分行并用不同顏色表示了。每一個(gè)子串表示了一個(gè)功能塊，總共有以下三個(gè)部分：

JWT的三個(gè)部分如下。JWT頭、有效載荷和簽名，將它們寫成一行如下。

?

?

我們將在下面介紹這三個(gè)部分。

3.1 JWT頭

JWT頭部分是一個(gè)描述JWT元數(shù)據(jù)的JSON對(duì)象，通常如下所示。

{

"alg": "HS256",

"typ": "JWT"

}

在上面的代碼中，alg屬性表示簽名使用的算法，默認(rèn)為HMAC SHA256（寫為HS256）；typ屬性表示令牌的類型，JWT令牌統(tǒng)一寫為JWT。

最后，使用Base64 URL算法將上述JSON對(duì)象轉(zhuǎn)換為字符串保存。

3.2 有效載荷

有效載荷部分，是JWT的主體內(nèi)容部分，也是一個(gè)JSON對(duì)象，包含需要傳遞的數(shù)據(jù)。 JWT指定七個(gè)默認(rèn)字段供選擇。

iss：發(fā)行人

exp：到期時(shí)間

sub：主題

aud：用戶

nbf：在此之前不可用

iat：發(fā)布時(shí)間

jti：JWT ID用于標(biāo)識(shí)該JWT

除以上默認(rèn)字段外，我們還可以自定義私有字段，如下例：

{

"sub": "1234567890",

"name": "chongchong",

"admin": true

}

請(qǐng)注意，默認(rèn)情況下JWT是未加密的，任何人都可以解讀其內(nèi)容，因此不要構(gòu)建隱私信息字段，存放保密信息，以防止信息泄露。

JSON對(duì)象也使用Base64 URL算法轉(zhuǎn)換為字符串保存。

3.3簽名哈希

簽名哈希部分是對(duì)上面兩部分?jǐn)?shù)據(jù)簽名，通過指定的算法生成哈希，以確保數(shù)據(jù)不會(huì)被篡改。

首先，需要指定一個(gè)密碼（secret）。該密碼僅僅為保存在服務(wù)器中，并且不能向用戶公開。然后，使用標(biāo)頭中指定的簽名算法（默認(rèn)情況下為HMAC SHA256）根據(jù)以下公式生成簽名。

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

secret)

在計(jì)算出簽名哈希后，JWT頭，有效載荷和簽名哈希的三個(gè)部分組合成一個(gè)字符串，每個(gè)部分用"."分隔，就構(gòu)成整個(gè)JWT對(duì)象。

3.4 Base64URL算法

如前所述，JWT頭和有效載荷序列化的算法都用到了Base64URL。該算法和常見Base64算法類似，稍有差別。

作為令牌的JWT可以放在URL中（例如api.example/?token=xxx）。 Base64中用的三個(gè)字符是"+"，"/"和"="，由于在URL中有特殊含義，因此Base64URL中對(duì)他們做了替換："="去掉，"+"用"-"替換，"/"用"_"替換，這就是Base64URL算法，很簡(jiǎn)單把。

4. JWT的用法

客戶端接收服務(wù)器返回的JWT，將其存儲(chǔ)在Cookie或localStorage中。

此后，客戶端將在與服務(wù)器交互中都會(huì)帶JWT。如果將它存儲(chǔ)在Cookie中，就可以自動(dòng)發(fā)送，但是不會(huì)跨域，因此一般是將它放入HTTP請(qǐng)求的Header Authorization字段中。

Authorization: Bearer

當(dāng)跨域時(shí)，也可以將JWT被放置于POST請(qǐng)求的數(shù)據(jù)主體中。

5. JWT問題和趨勢(shì)

1、JWT默認(rèn)不加密，但可以加密。生成原始令牌后，可以使用改令牌再次對(duì)其進(jìn)行加密。

2、當(dāng)JWT未加密方法是，一些私密數(shù)據(jù)無法通過JWT傳輸。

3、JWT不僅可用于認(rèn)證，還可用于信息交換。善用JWT有助于減少服務(wù)器請(qǐng)求數(shù)據(jù)庫(kù)的次數(shù)。

4、JWT的最大缺點(diǎn)是服務(wù)器不保存會(huì)話狀態(tài)，所以在使用期間不可能取消令牌或更改令牌的權(quán)限。也就是說，一旦JWT簽發(fā)，在有效期內(nèi)將會(huì)一直有效。

5、JWT本身包含認(rèn)證信息，因此一旦信息泄露，任何人都可以獲得令牌的所有權(quán)限。為了減少盜用，JWT的有效期不宜設(shè)置太長(zhǎng)。對(duì)于某些重要操作，用戶在使用時(shí)應(yīng)該每次都進(jìn)行進(jìn)行身份驗(yàn)證。

6、為了減少盜用和竊取，JWT不建議使用HTTP協(xié)議來傳輸代碼，而是使用加密的HTTPS協(xié)議進(jìn)行傳輸。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的10分钟了解JSON Web令牌（JWT）的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。