认识JWT
1. JSON Web Token是什么
JSON Web Token (JWT)是一個(gè)開放標(biāo)準(zhǔn)(RFC 7519)，它定義了一種緊湊的、自包含的方式，用于作為JSON對(duì)象在各方之間安全地傳輸信息。該信息可以被驗(yàn)證和信任，因?yàn)樗菙?shù)字簽名的。
2. 什么時(shí)候你應(yīng)該用JSON Web Tokens
下列場(chǎng)景中使用JSON Web Token是很有用的：
- Authorization (授權(quán)) : 這是使用JWT的最常見(jiàn)場(chǎng)景。一旦用戶登錄，后續(xù)每個(gè)請(qǐng)求都將包含JWT，允許用戶訪問(wèn)該令牌允許的路由、服務(wù)和資源。單點(diǎn)登錄是現(xiàn)在廣泛使用的JWT的一個(gè)特性，因?yàn)樗拈_銷很小，并且可以輕松地跨域使用。
- Information Exchange (信息交換) : 對(duì)于安全的在各方之間傳輸信息而言，JSON Web Tokens無(wú)疑是一種很好的方式。因?yàn)镴WTs可以被簽名，例如，用公鑰/私鑰對(duì)，你可以確定發(fā)送人就是它們所說(shuō)的那個(gè)人。另外，由于簽名是使用頭和有效負(fù)載計(jì)算的，您還可以驗(yàn)證內(nèi)容沒(méi)有被篡改。
3. JSON Web Token的結(jié)構(gòu)是什么樣的
JSON Web Token由三部分組成，它們之間用圓點(diǎn)(.)連接。這三部分分別是：
- Header
- Payload
- Signature
因此，一個(gè)典型的JWT看起來(lái)是這個(gè)樣子的：
xxxxx.yyyyy.zzzzz
接下來(lái)，具體看一下每一部分：
Header
header典型的由兩部分組成：token的類型（“JWT”）和算法名稱（比如：HMAC SHA256或者RSA等等）。
例如：
然后，用Base64對(duì)這個(gè)JSON編碼就得到JWT的第一部分
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Payload
JWT的第二部分是payload，它包含聲明（要求）。聲明是關(guān)于實(shí)體(通常是用戶)和其他數(shù)據(jù)的聲明。聲明有三種類型: registered, public 和 private。
- Registered claims : 這里有一組預(yù)定義的聲明，它們不是強(qiáng)制的，但是推薦。比如：iss (issuer), exp (expiration time), sub (subject), aud (audience)等。
- Public claims : 可以隨意定義。
- Private claims : 用于在同意使用它們的各方之間共享信息，并且不是注冊(cè)的或公開的聲明。
下面是一個(gè)例子：
對(duì)payload進(jìn)行Base64編碼就得到JWT的第二部分
注意，不要在JWT的payload或header中放置敏感信息，除非它們是加密的。
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Signature
為了得到簽名部分，你必須有編碼過(guò)的header、編碼過(guò)的payload、一個(gè)秘鑰，簽名算法是header中指定的那個(gè)，然對(duì)它們簽名即可。
例如：
HMACSHA256(base64UrlEncode(header) + "." + base64UrlEncode(payload), secret)
簽名是用于驗(yàn)證消息在傳遞過(guò)程中有沒(méi)有被更改，并且，對(duì)于使用私鑰簽名的token，它還可以驗(yàn)證JWT的發(fā)送方是否為它所稱的發(fā)送方。
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看一張官網(wǎng)的圖就明白了：
4. JSON Web Tokens是如何工作的
在認(rèn)證的時(shí)候，當(dāng)用戶用他們的憑證成功登錄以后，一個(gè)JSON Web Token將會(huì)被返回。此后，token就是用戶憑證了，你必須非常小心以防止出現(xiàn)安全問(wèn)題。一般而言，你保存令牌的時(shí)候不應(yīng)該超過(guò)你所需要它的時(shí)間。
無(wú)論何時(shí)用戶想要訪問(wèn)受保護(hù)的路由或者資源的時(shí)候，用戶代理（通常是瀏覽器）都應(yīng)該帶上JWT，典型的，通常放在Authorization header中，用Bearer schema。
header應(yīng)該看起來(lái)是這樣的：
Authorization: Bearer <token>
服務(wù)器上的受保護(hù)的路由將會(huì)檢查Authorization header中的JWT是否有效，如果有效，則用戶可以訪問(wèn)受保護(hù)的資源。如果JWT包含足夠多的必需的數(shù)據(jù)，那么就可以減少對(duì)某些操作的數(shù)據(jù)庫(kù)查詢的需要，盡管可能并不總是如此。
如果token是在授權(quán)頭（Authorization header）中發(fā)送的，那么跨源資源共享(CORS)將不會(huì)成為問(wèn)題，因?yàn)樗皇褂胏ookie。
下面這張圖顯示了如何獲取JWT以及使用它來(lái)訪問(wèn)APIs或者資源：
5.?基于Token的身份認(rèn)證 與 基于服務(wù)器的身份認(rèn)證
5.1.?基于服務(wù)器的身份認(rèn)證
在討論基于Token的身份認(rèn)證是如何工作的以及它的好處之前，我們先來(lái)看一下以前我們是怎么做的：
HTTP協(xié)議是無(wú)狀態(tài)的，也就是說(shuō)，如果我們已經(jīng)認(rèn)證了一個(gè)用戶，那么他下一次請(qǐng)求的時(shí)候，服務(wù)器不知道我是誰(shuí)，我們必須再次認(rèn)證
傳統(tǒng)的做法是將已經(jīng)認(rèn)證過(guò)的用戶信息存儲(chǔ)在服務(wù)器上，比如Session。用戶下次請(qǐng)求的時(shí)候帶著Session ID，然后服務(wù)器以此檢查用戶是否認(rèn)證過(guò)。
這種基于服務(wù)器的身份認(rèn)證方式存在一些問(wèn)題：
- Sessions : 每次用戶認(rèn)證通過(guò)以后，服務(wù)器需要?jiǎng)?chuàng)建一條記錄保存用戶信息，通常是在內(nèi)存中，隨著認(rèn)證通過(guò)的用戶越來(lái)越多，服務(wù)器的在這里的開銷就會(huì)越來(lái)越大。
- Scalability : 由于Session是在內(nèi)存中的，這就帶來(lái)一些擴(kuò)展性的問(wèn)題。
- CORS : 當(dāng)我們想要擴(kuò)展我們的應(yīng)用，讓我們的數(shù)據(jù)被多個(gè)移動(dòng)設(shè)備使用時(shí)，我們必須考慮跨資源共享問(wèn)題。當(dāng)使用AJAX調(diào)用從另一個(gè)域名下獲取資源時(shí)，我們可能會(huì)遇到禁止請(qǐng)求的問(wèn)題。
- CSRF :?用戶很容易受到CSRF攻擊。
5.2.?JWT與Session的差異
相同點(diǎn)是，它們都是存儲(chǔ)用戶信息；然而，Session是在服務(wù)器端的，而JWT是在客戶端的。
Session方式存儲(chǔ)用戶信息的最大問(wèn)題在于要占用大量服務(wù)器內(nèi)存，增加服務(wù)器的開銷。
而JWT方式將用戶狀態(tài)分散到了客戶端中，可以明顯減輕服務(wù)端的內(nèi)存壓力。
Session的狀態(tài)是存儲(chǔ)在服務(wù)器端，客戶端只有session id；而Token的狀態(tài)是存儲(chǔ)在客戶端。
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5.3. 基于Token的身份認(rèn)證是如何工作的
基于Token的身份認(rèn)證是無(wú)狀態(tài)的，服務(wù)器或者Session中不會(huì)存儲(chǔ)任何用戶信息。
沒(méi)有會(huì)話信息意味著應(yīng)用程序可以根據(jù)需要擴(kuò)展和添加更多的機(jī)器，而不必?fù)?dān)心用戶登錄的位置。
雖然這一實(shí)現(xiàn)可能會(huì)有所不同，但其主要流程如下：
注意：
5.4. 用Token的好處
- 無(wú)狀態(tài)和可擴(kuò)展性：Tokens存儲(chǔ)在客戶端。完全無(wú)狀態(tài)，可擴(kuò)展。我們的負(fù)載均衡器可以將用戶傳遞到任意服務(wù)器，因?yàn)樵谌魏蔚胤蕉紱](méi)有狀態(tài)或會(huì)話信息。
- 安全：Token不是Cookie。（The token, not a cookie.）每次請(qǐng)求的時(shí)候Token都會(huì)被發(fā)送。而且，由于沒(méi)有Cookie被發(fā)送，還有助于防止CSRF攻擊。即使在你的實(shí)現(xiàn)中將token存儲(chǔ)到客戶端的Cookie中，這個(gè)Cookie也只是一種存儲(chǔ)機(jī)制，而非身份認(rèn)證機(jī)制。沒(méi)有基于會(huì)話的信息可以操作，因?yàn)槲覀儧](méi)有會(huì)話!
還有一點(diǎn)，token在一段時(shí)間以后會(huì)過(guò)期，這個(gè)時(shí)候用戶需要重新登錄。這有助于我們保持安全。還有一個(gè)概念叫token撤銷，它允許我們根據(jù)相同的授權(quán)許可使特定的token甚至一組token無(wú)效。
5.5. JWT與OAuth的區(qū)別
5.6. 關(guān)于OAuth可以參考下面幾篇
《OAuth 2.0》
《Spring Security OAuth 2.0》
《OAuth 2.0 授權(quán)碼請(qǐng)求》
6. 參考
https://jwt.io/
https://scotch.io/tutorials/the-ins-and-outs-of-token-based-authentication#toc-why-tokens-came-around
https://tools.ietf.org/html/rfc7519#section-3
http://blog.leapoahead.com/2015/09/06/understanding-jwt/
https://cnodejs.org/topic/557844a8e3cc2f192486a8ff
http://blog.leapoahead.com/2015/09/07/user-authentication-with-jwt/
總結(jié)
