10.JWT原理

1. JWT介绍

1.1 JSON Web Token是什么

JSON Web Token (JWT)是一个开放标准(RFC 7519)，它定义了一种紧凑的、自包含的方式，用于作为JSON对象在各方之间安全地传输信息。该信息可以被验证和信任，因为它是数字签名的。

最简单理解：jwt本质就是，把用户信息通过加密后生成的一个字符串

JWTd的原则是在服务器身份验证之后，将生成一个JSON对象并将其发送回用户
{
    "UserName": "Chongchong",
    "Role": "Admin",
    "Expire": "2018-08-08 20:15:56"
}
之后，当用户与服务器通信时，客户在请求中发回JSON对象，服务器仅依赖于这个JSON对象来标识用户。
为了防止用户篡改数据，服务器将在生成对象时签名。
服务器不保存任何会话数据，即服务器变为无状态，使其更容易扩展

1.2 JWT应用场景

下列场景中使用JSON Web Token是很有用的：

• Authorization (授权) : 这是使用JWT的最常见场景。一旦用户登录，后续每个请求都将包含JWT，允许用户访问该令牌允许的路由、服务和资源。单点登录是现在广泛使用的JWT的一个特性，因为它的开销很小，并且可以轻松地跨域使用。
• Information Exchange (信息交换) : 对于安全的在各方之间传输信息而言，JSON Web Tokens无疑是一种很好的方式。因为JWTs可以被签名，例如，用公钥/私钥对，你可以确定发送人就是它们所说的那个人。另外，由于签名是使用头和有效负载计算的，您还可以验证内容没有被篡改。

2. JSON Web Token的结构是什么样的

JSON Web Token由三部分组成，它们之间用圆点(.)连接。这三部分分别是：

• header：JWT头部分是一个描述JWT元数据的JSON对象

• payload（有效载荷）：七个默认字段+自定义私有字段

• Signature（签名）：签名=HMACSHA256( base64UrlEncode(header) + "." + base64UrlEncode(payload) ,secret)

因此，一个典型的JWT看起来是这个样子的：xxxxx.yyyyy.zzzzz

接下来，具体看一下每一部分：

第一部分：JWT头

• base64UrlEncode(header) ---> 字符串

# JWT头部分是一个描述JWT元数据的JSON对象，通常如下所示。
{
"alg": "HS256",
"typ": "JWT"
}
# 1）alg属性表示签名使用的算法，默认为HMAC SHA256（写为HS256）；
# 2）typ属性表示令牌的类型，JWT令牌统一写为JWT。
# 3）最后，使用Base64 URL算法将上述JSON对象转换为字符串保存。

第二部分：有效载荷 没有敏感数据的用户信息

• base64UrlEncode(payload) ---> 字符串

# 1、有效载荷部分，是JWT的主体内容部分，也是一个JSON对象，包含需要传递的数据。 JWT指定七个默认
字段供选择。
'''
iss：发行人
exp：到期时间
sub：主题
aud：用户
nbf：在此之前不可用
iat：发布时间
jti：JWT ID用于标识该JWT
'''

# 2、除以上默认字段外，我们还可以自定义私有字段，如下例：
{
"sub": "1234567890",
"name": "chongchong",
"admin": true
}
# 3、注意
默认情况下JWT是未加密的，任何人都可以解读其内容，因此不要构建隐私信息字段，存放保密信息，以防
止信息泄露。
JSON对象也使用Base64 URL算法转换为字符串保存。

第三部分：签名哈希

• 签名=HMACSHA256( base64UrlEncode(header) + "." + (base64UrlEncode(payload) ,secret)

# 1.签名哈希部分是对上面两部分数据签名，通过指定的算法生成哈希，以确保数据不会被篡改。
# 2.首先，需要指定一个密码（secret），该密码仅仅为保存在服务器中，并且不能向用户公开。
# 3.然后，使用标头中指定的签名算法（默认情况下为HMAC SHA256）根据以下公式生成签名。
# 4.HMACSHA256(base64UrlEncode(header) + "." + base64UrlEncode(payload),secret)
# 5.在计算出签名哈希后，JWT头，有效载荷和签名哈希的三个部分组合成一个字符串，每个部分用"."分
隔，就构成整个JWT对象。

3. JWT核心

• 给用户颁发的token值相当于一把锁，服务器端的秘钥相当于一把钥匙
• 每次客户端请求都会携带这把锁，服务器端用秘钥去开这把锁，若无法打开就证明是伪造的

4. JWT特点分析

• JWT的最大缺点是服务器不保存会话状态，所以在使用期间不可能取消令牌或更改令牌的权 限，一旦JWT签发，在有效期内将会一直有效。
• JWT本身包含认证信息，因此一旦信息泄露，任何人都可以获得令牌的所有权限。
• 为了减少盗用和窃取，JWT不建议使用HTTP协议来传输代码，而是使用加密的HTTPS协议进行 传输。
• JWT不仅可用于认证，还可用于信息交换，善用JWT有助于减少服务器请求数据库的次数。