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。

1
2
3

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。

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。

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。