JWT

Cookie认证的问题

Cookie认证流程：

1. 用户向服务器发送用户名和密码。

2. 服务器验证通过后，在当前对话（session）里面保存相关数据，比如用户角色、登录时间等等。

3. 服务器向用户返回一个 session_id，写入用户的 Cookie。

4. 用户随后的每一次请求，都会通过 Cookie，将 session_id 传回服务器。

5. 服务器收到 session_id，找到前期保存的数据，由此得知用户的身份。

Cookie认证的问题：

1. 扩展性差，如果是服务器集群，或者是跨域的服务导向架构，就要求 session 数据共享

2. 不够安全，浏览器会自动发送cookie，可能会造成CSRF攻击

JWT的原理

服务器认证以后，生成一个 JSON 对象，发回给用户，就像下面这样：

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

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令牌结构

JWT以紧凑的形式由三部分组成，这些部分由点（.）分隔，分别是：

• Header（头部）

• Payload（负载）

• Signature（签名）

img

Header

Header通常由两部分组成：令牌的类型（即JWT）和所使用的签名算法(例如HMAC SHA256或RSA)。 例如：

{
  "alg": "HS256", // 表示签名的算法（algorithm），默认是 HMAC SHA256（写成 HS256）
  "typ": "JWT" // 表示这个令牌（token）的类型（type），JWT 令牌统一写为JWT
}

Header会被Base64Url编码为JWT的第一部分。即为：

$ echo  -n '{"alg":"HS256","typ":"JWT"}'|base64
eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9

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

除了官方字段，你还可以在这个部分定义私有字段，下面就是一个例子。

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

Payload会被Base64Url编码为JWT的第二部分。即为：

$ echo -n '{"sub":"1234567890","name":"John Doe","admin":true}' | base64
eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiYWRtaW4iOnRydWV9

不能放隐私信息，因为JWT是不加密的

Signature

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。

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。

特点

1. 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。

2. JWT 不加密的情况下，不能将秘密数据写入 JWT。

3. 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。

4. 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。

5. 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。

6. 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。