JSON Web Token 简介

2022-12-04 本文已影响0人技术的游戏

什么是 JSON Web 令牌？

JSON Web Token (JWT) 是一种开放标准 ( RFC 7519 )，它定义了一种紧凑且自包含的方式，用于在各方之间安全地传输信息作为 JSON 对象。此信息可以被验证和信任，因为它是经过数字签名的。JWT 可以使用保密（使用HMAC算法）或使用RSA或ECDSA的公钥/私钥对进行签名。

尽管可以对 JWT 进行加密以在各方之间提供保密性，但我们将重点关注已签名的令牌。签名令牌可以验证其中包含的声明的完整性，而加密令牌可以向其他方隐藏这些声明。当使用公钥/私钥对对令牌进行签名时，签名还证明只有持有私钥的一方才是签名者。

什么时候应该使用 JSON Web Tokens？

以下是 JSON Web Tokens 有用的一些场景：

授权：这是使用 JWT 最常见的场景。用户登录后，每个后续请求都将包含 JWT，允许用户访问该令牌允许的路由、服务和资源。单点登录是如今广泛使用 JWT 的一项功能，因为它的开销很小并且能够轻松跨不同域使用。
信息交换：JSON Web Tokens 是在各方之间安全传输信息的好方法。因为 JWT 可以签名——例如，使用公钥/私钥对——你可以确定发送者是他们所说的人。此外，由于签名是使用标头和有效负载计算的，因此您还可以验证内容是否未被篡改。

什么是 JSON Web Token 结构？

在其紧凑的形式中，JSON Web Tokens 由三部分组成，由点 ( .) 分隔，它们是：

标头
有效载荷
签名

因此，JWT 通常如下所示。

xxxxx.yyyyy.zzzzz

让我们分解不同的部分。

标头

标头通常由两部分组成：令牌的类型，即 JWT，以及所使用的签名算法，例如 HMAC SHA256 或 RSA。

例如：

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

然后，这个 JSON 被Base64Url编码以形成 JWT 的第一部分。

有效载荷

令牌的第二部分是有效负载，其中包含声明。声明是关于实体（通常是用户）和附加数据的声明。声明分为三种类型：注册声明、公共声明和私人声明。

已注册声明：这些是一组预定义的声明，它们不是强制性的，但建议使用，以提供一组有用的、可互操作的声明。其中一些是：iss（发行者）、exp（到期时间）、sub（主题）、aud（受众）和其他。

请注意，声明名称只有三个字符长，因为 JWT 是为了紧凑。
公共声明：这些可以由使用 JWT 的人随意定义。但为了避免冲突，它们应该在 IANA JSON Web 令牌注册表中定义，或者定义为包含一个抗冲突的命名空间的 URI。
私人声明：这些是为在同意使用它们的各方之间共享信息而创建的自定义声明，既不是注册声明也不是公共声明。

一个示例有效载荷可以是：

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

然后，有效负载经过Base64Url编码，形成 JSON Web Token 的第二部分。

请注意，对于签名的令牌，此信息虽然受到防止篡改的保护，但任何人都可以读取。除非加密，否则不要将秘密信息放入 JWT 的有效负载或标头元素中。

签名

要创建签名部分，您必须采用编码标头、编码有效负载、秘密、标头中指定的算法，然后对其进行签名。

例如，如果要使用 HMAC SHA256 算法，将按以下方式创建签名：

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

签名用于验证消息在此过程中没有被更改，并且在使用私钥签名的令牌的情况下，它还可以验证 JWT 的发送者是否如其所说。

把所有放在一起

输出是由点分隔的三个 Base64-URL 字符串，可以在 HTML 和 HTTP 环境中轻松传递，同时与基于 XML 的标准（如 SAML）相比更加紧凑。

下面显示了一个 JWT，它对前面的标头和有效负载进行了编码，并使用秘密进行了签名。

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiaWF0IjoxNTE2MjM5MDIyfQ.SflKxwRJSMeKKF2QT4fwpMeJf36POk6yJV_adQssw5c

如果您想使用 JWT 并将这些概念付诸实践，您可以使用 jwt.io Debugger 来解码、验证和生成 JWT。

JSON Web 令牌如何工作？

在身份验证中，当用户使用其凭据成功登录时，将返回一个 JSON Web Token。由于令牌是凭据，因此必须非常小心以防止出现安全问题。通常，您不应将令牌保留的时间超过要求的时间。

由于缺乏安全性您也不应该将敏感的会话数据存储在浏览器存储中。

每当用户想要访问受保护的路由或资源时，用户代理都应该发送 JWT，通常在使用Bearer模式的Authorization标头中。标头的内容应如下所示：

Authorization: Bearer <token>

在某些情况下，这可以是无状态授权机制。服务器的受保护路由将检查Authorization标头中是否存在有效的 JWT，如果存在，则允许用户访问受保护的资源。如果 JWT 包含必要的数据，则可能会减少为某些操作查询数据库的需要，尽管情况可能并非总是如此。

请注意，如果您通过 HTTP 标头发送 JWT 令牌，您应该尽量防止它们变得太大。有些服务器不接受超过 8 KB 的标头。如果您试图在 JWT 令牌中嵌入太多信息，例如通过包含所有用户的权限，您可能需要一个替代解决方案，例如 Auth0 Fine-Grained Authorization。

如果令牌在Authorization标头中发送，跨源资源共享 (CORS) 将不会成为问题，因为它不使用 cookie。

下图显示了如何获取 JWT 并将其用于访问 API 或资源：

image.png

应用程序或客户端向授权服务器请求授权。这是通过不同的授权流程之一执行的。例如，典型的 OpenID Connect 兼容 Web 应用程序将使用授权代码流 /oauth/authorize 通过端点。
授予授权后，授权服务器会向应用程序返回一个访问令牌。
应用程序使用访问令牌访问受保护的资源（如 API）。

请注意，对于已签名的令牌，令牌中包含的所有信息都会暴露给用户或其他方，即使他们无法更改。这意味着您不应将秘密信息放入令牌中。

我们为什么要使用 JSON Web Tokens？

让我们谈谈 JSON Web 令牌 (JWT) 与 简单网络令牌 (SWT) 和 安全断言标记语言令牌 (SAML) 相比的优势。

由于 JSON 比 XML 更简洁，因此在编码时它的大小也更小，使 JWT 比 SAML 更紧凑。这使得 JWT 成为在 HTML 和 HTTP 环境中传递的不错选择。

安全方面，SWT 只能通过使用 HMAC 算法的共享密钥进行对称签名。但是，JWT 和 SAML 令牌可以使用 X.509 证书形式的公钥/私钥对进行签名。与签署 JSON 的简单性相比，使用 XML 数字签名签署 XML 而不引入模糊的安全漏洞是非常困难的。

JSON 解析器在大多数编程语言中都很常见，因为它们直接映射到对象。相反，XML 没有自然的文档到对象的映射。这使得使用 JWT 比使用 SAML 断言更容易。

关于使用，JWT 用于互联网规模。这凸显了客户端在多个平台（尤其是移动平台）上处理 JSON Web 令牌的便利性。

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