JSONWebToken-在Web应用间安全地传递信息

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

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

载荷(Payload)

我们先将上面的添加好友的操作描述成一个JSON对象。其中添加了一些其他的信息,帮助今后收到这个JWT的服务器理解这个JWT。

这里面的前五个字段都是由JWT的标准所定义的。

: 该JWT的签发者

: 该JWT所面向的用户

: 接收该JWT的一方

(expires): 什么时候过期,这里是一个Unix时间戳

(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)。

如果你使用Node.js,可以用Node.js的包base64url来得到这个字符串。

小知识:Base64是一种编码,也就是说,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。

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)。

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

这一部分的过程在node-jws的源码中有体现

最后,我们将上面拼接完的字符串用HS256算法进行加密。在加密的时候,我们还需要提供一个密钥(secret)。如果我们用 作为密钥的话,那么就可以得到我们加密后的内容

这一部分又叫做签名

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

于是,我们就可以将邮件中的URL改成

这样就可以安全地完成添加好友的操作了!

且慢,我们一定会有一些问题:

签名的目的是什么?

Base64是一种编码,是可逆的,那么我的信息不就被暴露了吗?

让我逐一为你说明。

签名的目的

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(有可能比我成世界首富的概率还小)。所以,我们就把“不一样的输入产生不一样的输出”当做必然事件来看待吧。

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。

服务器应用在接受到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 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。

信息会暴露?

是的。

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。

但是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,还有诸如下订单的操作等等。

其实JWT还经常用于设计用户认证和授权系统,甚至实现Web应用的单点登录。在下一次的文章中,我将为大家系统地总结JWT在用户认证和授权上的应用。

来源:John Wu,

blog.leapoahead.com/2015/09/06/understanding-jwt/

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