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关于JWT你要知道的都在这里

失踪人口回归,之前因为换工作很多事情要处理断更了很长时间,最近在整理以前在Evernote里记的笔记,发现了以前记的JSON WEB TOKEN的东西,整理成文章看一下。JWT现在应用越来越广,但是它并不是Silver bullet,不能在所有场景下都适用,文章就大概说说JWT的原理以及适用的场景。

JSON Web Token(JWT)是一个非常轻巧的规范。这个规范允许我们使用JWT在用户和服务器之间传递安全可靠的信息。

让我们来假想一下一个场景。在A用户关注了B用户的时候,系统发邮件给B用户,并且附有一个链接“点此关注A用户”。链接的地址可以是这样的

https://your.app.com/make-friend/?fromuser=B&targetuser=A

上面的URL主要通过URL来描述这个当然这样做有一个弊端,那就是要求用户B用户是一定要先登录的。可不可以简化这个流程,让B用户不用登录就可以完成这个操作。JWT就允许我们做到这点。

JWT的组成

一个JWT实际上就是一个字符串,它由三部分组成,头部载荷签名

{ "iss": "John Wu JWT", "iat": 1441593502, "exp": 1441594722, "aud": "www.example.com, "sub": "kevin@example.com", "from_user": "B", "target_user": "A" }

这里面的前五个字段都是由JWT的标准所定义的。

  • iss: 该JWT的签发者
  • sub: 该JWT所面向的用户
  • aud: 接收该JWT的一方
  • exp(expires): 什么时候过期,这里是一个Unix时间戳
  • iat(issued at): 在什么时候签发的

这些定义都可以在标准中找到。

将上面的JSON对象进行[base64编码]可以得到下面的字符串。这个字符串我们将它称作JWT的Payload(载荷)。

eyJpc3MiOiJKb2huIFd1IEpXVCIsImlhdCI6MTQ0MTU5MzUwMiwiZXhwIjoxNDQxNTk0NzIyLCJhdWQiOiJ3d3cuZXhhbXBsZS5jb20iLCJzdWIiOiJqcm9ja2V0QGV4YW1wbGUuY29tIiwiZnJvbV91c2VyIjoiQiIsInRhcmdldF91c2VyIjoiQSJ9

注意:base64是一种编码,它是可以被翻译回原来的样子来的。它并不是一种加密过程。

头部(Header)

JWT还需要一个头部,头部用于描述关于该JWT的最基本的信息,例如其类型以及签名所用的算法等。这也可以被表示成一个JSON对象。

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

在这里,我们说明了这是一个JWT,并且我们所用的签名算法(后面会提到)是HS256算法。

对它也要进行Base64编码,之后的字符串就成了JWT的Header(头部)。

eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9
签名(签名)

将上面的两个编码后的字符串都用句号.连接在一起(头部在前),就形成了

eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJmcm9tX3VzZXIiOiJCIiwidGFyZ2V0X3VzZXIiOiJBIn0

最后,我们将上面拼接完的字符串( $input)用HS256算法( $algo)进行加密。在加密的时候,我们还需要提供一个密钥($secret)。比方我们使用字符串mySecret作为密钥的话,那么就可以通过下面的方法得到我们加密后的内容作为JWT的签名:

hash_hmac($algo, $input, $secret);// output: rSWamyAYwuHCo7IFAgd1oRpùSP7nzL7BF5t7ItqpKViM

最后将这一部分签名也拼接在被签名的字符串后面,我们就得到了完整的JWT:

eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJmcm9tX3VzZXIiOiJCIiwidGFyZ2V0X3VzZXIiOiJBIn0.rSWamyAYwuHCo7IFAgd1oRpSP7nzL7BF5t7ItqpKViM

于是,我们就可以将邮件中的URL改成

https://your.awesome-app.com/make-friend/?jwt=eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJmcm9tX3VzZXIiOiJCIiwidGFyZ2V0X3VzZXIiOiJBIn0.rSWamyAYwuHCo7IFAgd1oRpSP7nzL7BF5t7ItqpKViM

这样服务端验证完JWT的签名没问题后就可以完成B用户添加A用户为好友的操作而不在需要用户再进行登录啦。

看到这里你应该会有两个疑问

  1. 签名的目的是什么?
  2. Base64是一种编码,是可逆的,那么我的信息不就被暴露了吗?

签名目的

最后一步签名的过程,实际上是对头部以及载荷内容进行签名。一般而言,加密算法对于不同的输入产生的输出总是不一样的。对于两个不同的输入,产生同样的输出的概率极其地小。

所以,如果有人对头部以及载荷的内容解码之后进行修改,再进行编码的话,那么新的头部和载荷的签名和之前的签名就将是不一样的。而且,如果不知道服务器加密的时候用的密钥的话,得出来的签名也一定会是不一样的。

服务器应用在接收到JWT后,会首先对头部和载荷的内容用同一算法再次签名。那么服务器应用是怎么知道我们用的是哪一种算法呢?别忘了,我们在JWT的头部中已经用alg字段指明了我们的加密算法了。

如果服务器应用对头部和载荷再次以同样方法签名之后发现,自己计算出来的签名和接受到的签名不一样,那么就说明这个Token的内容被别人动过的,我们应该拒绝这个Token,返回一个HTTP 401 Unauthorized响应。

关于两个签名的推荐用PHP中内建函数 hash_equals来帮我们完成

hash_equals ( string $known_string , string $user_string ) : bool 比较两个字符串,无论它们是否相等,本函数的时间消耗是恒定的。 本函数可以用在需要防止时序攻击的字符串比较场景中, 例如,可以用在比较 crypt() 密码哈希值的场景。

信息暴露

JWT荷载和头部中的信息都可以通过base64解码拿到,所以在JWT中,不应该在载荷里面加入任何敏感的数据。在上面的例子中,我们传输的是用户的User ID。这个值实际上不是什么敏感内容,一般情况下被知道也是安全的。像密码这样的内容就不能被放在JWT中了。如果将用户的密码放在了JWT中,那么怀有恶意的第三方通过Base64解码就能很快地知道你的密码了。

JWT的适用场景

我们可以看到,JWT适合用于向Web应用传递一些非敏感信息。例如在上面提到的完成加好友的操作,还有就是

JWT还经常用于设计用户认证和授权系统,尤其是现在前后端分离开发架构下,用户登录成功后将携带着用户标示和登录时间、站点等信息的JWT给到前端,前端在API请求的HEADER头中携带JWT,服务端验证完JWT的合法性后就能通过用户标示找到本次API请求所属的用户。

之前用PHP写了一个非常简陋的生成和校验JWT的程序,可以拿来参考,代码放到gist上了https://gist.github.com/kevinyan815/d3f13ad7aec60738479b4ad2f6540a91

本文分享自微信公众号 - 网管叨bi叨(kevin_tech),作者:KevinYan11

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原始发表时间:2019-06-07

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