从JWT聊聊认证

跨域认证意指把A服务的认证状态可分享给B服务,这样单服务的Session+cookie的解决方案就不合适了。我们可以通过服务端搭建session持久化层来解决这个问题,该层由多个服务共享,这种方式对持久化层的稳定性要求较高。另一种方式是把认证数据保存在客户端。其中一种方式就是Json Web Tokens(JWT)。

原理

JWT是初次认证时,服务器把认证信息生成一个Json文本,回送给用户。

{
  "name": "andy",
  "authority": "admin",
  "expire": "201807010000000"
}

往后用户与服务端通信的时候,都要发回这个 JSON 对象。服务器根据该对象来进行用户身份确认。服务器会在生成该对象时加上签名。

结构

JWT 由三个部分组成。

Header.Payload.Signature
头部.负载.签名
例:eyJhbGciOijIfdkKjf3mJKL.ejkajEgjkdesdIlk8HJKH9jKyh9jkh9hgty8k.4342kldffjklauyx9jh

它是一个很长的字符串,中间用点(.)分隔成三个部分。JWT 内部无换行。

img

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

{
  "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(详见后文)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

也可以自定义字段

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

这个 JSON 对象也要使用 Base64URL 算法转成字符串。

Signature

为了防止用户篡改token,需要签名字段Signature。

把服务器的密钥secret作为参数传递到签名算法里面,按照如下公式进行加密。

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。

使用方式

客户端收到服务器返回的 JWT,可以存放在Cookie中,也可以存放在http请求的Authorization头部字段中,这样可以跨域认证。

GET / HTTP/1.2
...
Authorization: Bearer <token>
...

也可以放在 POST 请求的数据体里面。

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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。