什么是JWT

Json web token (JWT)， 是为了在网络应用环境间传递声明而执行的一种基于JSON的开放标准（RFC 7519)。该token被设计为紧凑且安全的，特别适用于分布式站点的单点登录（SSO）场景。JWT的声明一般被用来在身份提供者和服务提供者间传递被认证的用户身份信息，以便于从资源服务器获取资源，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。

基于token的鉴权机制

基于 token 的鉴权机制类似于 http 协议是无状态的，它不需要在服务端去保留用户的认证信息或者会话信息。这就意味着基于 token 认证机制的应用不需要去考虑用户在哪一台服务器登录了，这就为应用的扩展提供了便利。

流程上是这样的：

  1. 用户使用用户名密码来请求服务器
  2. 服务器进行验证用户的信息
  3. 服务器通过验证发送给用户一个token
  4. 客户端存储token，并在每次请求时附送上这个token值
  5. 服务端验证token值，并返回数据
  6. 这个token必须要在每次请求时传递给服务端，它应该保存在请求头里，

JWT长什么样

JWT是由三段信息构成的，将这三段信息文本用.链接一起就构成了JWT字符串。就像这样:

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiYWRtaW4iOnRydWV9.TJVA95OrM7E2cBab30RMHrHDcEfxjoYZgeFONFh7HgQ

第一部分我们称它为头部（header),第二部分我们称其为载荷（payload, 类似于飞机上承载的物品)，第三部分是签证（signature)。

JWT的头部承载两部分信息：

  • 声明类型，这里是JWT
  • 声明加密的算法 通常直接使用 HMAC SHA256

完整的头部就像下面这样的JSON：

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

然后将头部进行base64加密（该加密是可以对称解密的)，构成了第一部分。

eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9

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载荷就是存放有效信息的地方。这个名字像是特指飞机上承载的货品，这些有效信息包含三个部分

  1. 标准中注册的声明
  2. 公共的声明
  3. 私有的声明

标准中注册的声明 (建议但不强制使用) ：

iss: JWT签发者
sub: JWT所面向的用户
aud: 接收JWT的一方
exp: JWT的过期时间，这个过期时间必须要大于签发时间
nbf: 定义在什么时间之前，该JWT都是不可用的
iat: JWT的签发时间
jti: 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。

公共的声明 ：

公共的声明可以添加任何的信息，一般添加用户的相关信息或其他业务需要的必要信息。但不建议添加敏感信息，因为该部分在客户端可解密。

私有的声明 ：

私有声明是提供者和消费者所共同定义的声明，一般不建议存放敏感信息，因为 base64 是对称解密的，意味着该部分信息可以归类为明文信息。

定义一个payload:

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

然后将其进行base64加密，得到JWT的第二部分。

eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiYWRtaW4iOnRydWV9

signature

JWT的第三部分是一个签证信息，这个签证信息由三部分组成：

  • header (base64后的)
  • payload (base64后的)
  • secret

这个部分需要 base64 加密后的 header 和 base64 加密后的 payload 使用 . 连接组成的字符串，然后通过 header 中声明的加密方式进行加盐 secret 组合加密，然后就构成了JWT的第三部分。 

1
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3
var encodedString = base64UrlEncode(header) + '.' + base64UrlEncode(payload);

var signature = HMACSHA256(encodedString, 'secret'); // TJVA95OrM7E2cBab30RMHrHDcEfxjoYZgeFONFh7HgQ

将这三部分用 . 连接成一个完整的字符串，构成了最终的JWT:

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiYWRtaW4iOnRydWV9.TJVA95OrM7E2cBab30RMHrHDcEfxjoYZgeFONFh7HgQ

注意：secret 是保存在服务器端的，JWT 的签发生成也是在服务器端的，secret 就是用来进行 JWT 的签发和 JWT 的验证，所以，它就是你服务端的私钥，在任何场景都不应该流露出去。一旦客户端得知这个secret, 那就意味着客户端是可以自我签发 JWT 了。

如何应用

一般是在请求头里加入 Authorization ，并加上 Bearer 标注： 

1
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fetch('api/user/1', {
  headers: {
    'Authorization': 'Bearer ' + token
  }
})

服务端会验证token，如果验证通过就会返回相应的资源。整个流程就是这样的:

jwt_inner

JWT的优点

  • 因为json的通用性，所以JWT是可以进行跨语言支持的，JAVA，JavaScript，NodeJS，PHP等很多语言都可以使用。
  • 因为有了payload部分，所以JWT可以在自身存储一些其他业务逻辑所必要的非敏感信息。
  • 便于传输，jwt的构成非常简单，字节占用很小，所以它是非常便于传输的。
  • 它不需要在服务端保存会话信息，所以它易于应用的扩展