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JWT学习

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JSON Web Token

缩写JWT 一种目前比较流行的跨域认证解决方案

JWT的原来

原理就是:服务器认证以后,生成一个JSON对象,发回给用户,如下

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{
"姓名": "张三",
"角色": "管理员",
"到期时间": "2018年7月1日0点0分"
}

以后,用户与服务端通信的时候,都要发回这个 JSON 对象。服务器完全只靠这个对象认定用户身份。为了防止用户篡改数据,服务器在生成这个对象的时候,会加上签名。

服务器就不保存任何 session 数据了,也就是说,服务器变成无状态了,从而比较容易实现扩展。

JWT的数据结构

他是一个很长的字符串,中间用点 . 分割成三个部分,这三个部分依次为:

  • Header(头部)
  • Payload(负载)
  • Signature(签名)

image

Header 部分是一个JSON对象,描述JWT的元数据,通常是下面的样子。

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

上面代码中,alg属性表示签名的算法(algorithm),默认是 HMAC SHA256(写成 HS256);typ属性表示这个令牌(token)的类型(type),JWT 令牌统一写为JWT。

最后,将上面的 JSON 对象使用 Base64URL 算法转成字符串。

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
  • sub (subject):主题
  • aud (audience):受众
  • nbf (Not Before):生效时间
  • iat (Issued At):签发时间
  • jti (JWT ID):编号

还可以在这个部分定义私有字段,如

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{
"sub": "1234567890",
"name": "haha",
"admin": true
}

注意。JWT默认是不加密的,任何人都可以读,所以不要把秘密信息存放在这一部分。这个JSON对象也要使用Base64URL算法转成字符串

Signatrue

Signatrue 部分是对前两部分的签名,防止数据篡改。

首先,需要指定一个密钥(secret)。这个密钥只有服务器才知道,不能泄露给用户。然后,使用Header 里面指定的签名算法(默认是 HMAC SHA256),按照下面的公式产生签名。

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

算出签名以后,把 Header、Payload、Signature 三个部分拼成一个字符串,每个部分之间用”点”(.)分隔,就可以返回给用户。

JWT的使用方式

客户端收到服务器返回的 JWT,可以储存在 Cookie 里面,也可以储存在 localStorage。

此后,客户端每次与服务器通信,都要带上这个 JWT。你可以把它放在 Cookie 里面自动发送,但是这样不能跨域,所以更好的做法是放在 HTTP 请求的头信息Authorization字段里面。

Authorization: Bearer <token>

另一种做法是,跨域的时候,JWT 就放在 POST 请求的数据体里面。

JWT的几个特点

  • JWT 默认是不加密,但也是可以加密的。生成原始 Token 以后,可以用密钥再加密一次。

  • JWT 不加密的情况下,不能将秘密数据写入 JWT。

  • JWT 不仅可以用于认证,也可以用于交换信息。有效使用 JWT,可以降低服务器查询数据库的次数。

  • JWT 的最大缺点是,由于服务器不保存 session 状态,因此无法在使用过程中废止某个 token,或者更改 token 的权限。也就是说,一旦 JWT 签发了,在到期之前就会始终有效,除非服务器部署额外的逻辑。

  • JWT 本身包含了认证信息,一旦泄露,任何人都可以获得该令牌的所有权限。为了减少盗用,JWT 的有效期应该设置得比较短。对于一些比较重要的权限,使用时应该再次对用户进行认证。

  • 为了减少盗用,JWT 不应该使用 HTTP 协议明码传输,要使用 HTTPS 协议传输。