JWT简明介绍

JSON Web Token一种数据格式，用来表示Token。具有可扩展、防篡改、能够在URL中安全传输的特性，已经形成标准，定义在rfc7519。

JSON Web Token (JWT) is a compact, URL-safe means of representing claims to be transferred between two parties.

JWT的发音跟单词jot相同，读[dʒɑt]。

JWT长什么样

JWT的最终表现形式是一个字符串，由两个点分隔的，不包含换行字符串。就像下面这样：

eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJpc3MiOiJqb2UiLCJleHAiOjEzMDA4MTkzODAsImh0dHA6Ly9leGFtcGxlLmNvbS9pc19yb290Ijp0cnVlfQ.6xWqaqNdCsyhIjc32MJKfikpOhAaBG9mz93He-E3Hvs

两个“.”把JWT分成了三段：

HEADER.PAYLOAD.SIGNATURE

HEADER、PAYLOAD、SIGNATURE这三段内容都是URL Safe的Base64编码字符串。Base64大家都清楚，URL Safe是把Base64编码后的字符串里面的=省略、+和/替换成-和_。这样最终的字符串就能够安全地放到URL里面而不需要再encode了。

HEADER

Header这段URL Safe的Base64编码字符串“eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9”在decode之后，是一个二进制的JSON。

转化成JSON字符串，是这样的：

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

格式就是这样了，typ不会变，alg代表签名算法。HS256代表HMAC-SHA256，是当前最常用的MAC算法。不了解MAC可以看这里。

alg还可以有其它取值，除了用MAC，还可以用RSA、ECC这种非对称签名算法。这个算法是用来计算SIGNATURE这一段内容的，具体干啥用，下面再具体介绍。

PAYLOAD

Payload这段URL Safe的Base64编码字符串“eyJpc3MiOiJqb2UiLCJleHAiOjEzMDA4MTkzODAsImh0dHA6Ly9leGFtcGxlLmNvbS9pc19yb290Ijp0cnVlfQ”在decode之后，也是二进制的JSON。

转化成JSON字符串，是这样的：

{
  "iss": "joe",
  "exp": 1300819380,
  "http://example.com/is_root": true
}

顾名思义，这一段是JWT对应用来说真正有用的内容。rfc7519定义了一些可以使用的固定字段：

• "iss" (Issuer) 签发者
• "aud" (Audience) 申请签发者
• "exp" (Expiration Time) 过期时间
• "nbf" (Not Before) 生效时间
• "iat" (Issued At) 签发时间
• "jti" (JWT ID) 唯一编号

虽然定义了一些字段，但这些字段全都是可选的，另外可以随意添加自定义字段。所以Payload可以理解成一个可以自定义的JSON。

SIGNATURE

JSON编码、Base64编码都是对数据进行的序列化，相当于明文存储。需要一种机制来保证JWT在传输过程中没有被篡改。

SIGNATURE就是干这事儿用的，“6xWqaqNdCsyhIjc32MJKfikpOhAaBG9mz93He-E3Hvs”这一段decode完，就是一个HMAC-SHA256的签名。相当于下面这段代码的计算结果：

HMACSHA256(
  base64UrlEncode(header) + "." +
  base64UrlEncode(payload),
  your-256-bit-secret
)

其实就是用密钥对JWT前两段做了个签名，然后拼接在后面。

只要密钥不丢，别人即便拿到了JWT，解码看到了里面都有啥，也不能篡改内容。

解析示例

JWT有什么用

Web应用在很多时候需要令牌（Token）来串联业务，比如登录态保持、SSO登录态传递等。

在大部分场景，如果Token中能够包含一部分业务数据，业务流程会大大简化。JWT就是这样一种数据格式约定，考虑到了这些场景下对Token格式的要求，比如防篡改、TTL、多种算法、URL Safe等等，让大家可以拿来就用，不必再重复设计格式。

很方便，不过也仅仅就是一种格式而已，如果觉着不好，比如嫌JWT最终生成的字符串太长，那就设计自己的格式好了。

Reference

https://tools.ietf.org/html/rfc7519
https://jwt.io/introduction/