JSON Web Token

什么是JWT

Json web token(JWT)是为了网络应用环境间传递声明而执行的一种基于JSON的开发标准(RFC 7519),该token被设计为紧凑且安全的,特别适用于分布式站点的单点登陆(SSO)场景。JWT的声明一般被用来在身份提供者和服务提供者间传递被认证的用户身份信息,以便于从资源服务器获取资源,也可以增加一些额外的其它业务逻辑所必须的声明信息,该token也可直接被用于认证,也可被加密。

起源

说起JWT,我们应该来谈一谈基于token的认证和传统的Session认证的区别。

传统的session认证

我们知道,http协议本身是一种无状态的协议,而这就意味着如果用户向我们的应用提供了用户名和密码来进行用户认证,那么下一次请求时,用户还要再一次进行用户认证才行,因为根据http协议,我们并不能知道是哪个用户发送的请求,所以为了让我们的应用能识别是哪个用户发出的,我们只能在服务器存储一份用户登陆的信息,这份登陆信息会在响应时传递给服务器,告诉其保存为cookie,以便下次请求时发送给我们的应用,这样我们的英哟个就能识别请求来自哪个用户了,这就是传统的基于sessino认证

但是这种基于session的认证使应用本身很难得扩展,随着不用客户端的增加,独立的服务器已无法承载更多的用户,而这个时候基于session认证应用的问题就会暴露出来

基于session认证所显露的问题

Session:每个用户经过我们的应用认证之后,我们的应用都要在服务端做一次记录,以便用户下次请求的鉴别,通常而言session都是保存在内存中,而随着认证用户的增多,服务端的开销会明显增大

扩展性:用户认证之后,服务端做认证记录,如果认证的记录被保存在内存的话,这意味着用户下次请求还必须要请求在这台服务器上,这样才能拿到授权的资源,这样在分布式的应用上,响应的限制了负载均衡器的能力,也意味着限制了应用的扩展性

CSRF:因为是基于cookie来进行用户识别的,cookie如果被截获,用户就会很容易受到跨站请求伪造的攻击。

跨域认证的问题

互联网服务离不开用户认证。一般流程是下面这样。

1、用户向服务器发送用户名和密码。

2、服务器验证通过后,在当前对话(session)里面保存相关数据,比如用户角色、登录时间等等。

3、服务器向用户返回一个 session_id,写入用户的 Cookie。

4、用户随后的每一次请求,都会通过 Cookie,将 session_id 传回服务器。

5、服务器收到 session_id,找到前期保存的数据,由此得知用户的身份。

JWT 的原理

JWT 的原理是,服务器认证以后,生成一个 JSON 对象,发回给用户,就像下面这样。

{

"姓名": "张三",

"角色": "管理员",

"到期时间": "2018年7月1日0点0分"

}

以后,用户与服务端通信的时候,都要发回这个 JSON 对象。服务器完全只靠这个对象认定用户身份。为了防止用户篡改数据,服务器在生成这个对象的时候,会加上签名。

服务器就不保存任何 session 数据了,也就是说,服务器变成无状态了,从而比较容易实现扩展。

JWT 的数据结构

实际的 JWT 大概就像下面这样。

eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJVc2VySWQiOjEyMywiVXNlck5hbWUiOiJhZG1pbiJ9.Qjw1epD5P6p4Yy2yju3-fkq28PddznqRj3ESfALQy_U

它是一个很长的字符串,中间用点(.)分隔成三个部分。注意,JWT 内部是没有换行的,这里只是为了便于展示,将它写成了几行。

JWT 的三个部分依次如下。

Header(头部)

Payload(负载)

Signature(签名)

JWT 的使用方式

客户端收到服务器返回的 JWT,可以储存在 Cookie 里面,也可以储存在 localStorage。

此后,客户端每次与服务器通信,都要带上这个 JWT。你可以把它放在 Cookie 里面自动发送,但是这样不能跨域,所以更好的做法是放在 HTTP 请求的头信息Authorization字段里面。

Authorization: Bearer

另一种做法是,跨域的时候,JWT 就放在 POST 请求的数据体里面。

JWT 的几个特点

(1)JWT 默认是不加密,但也是可以加密的。生成原始 Token 以后,可以用密钥再加密一次。

(2)JWT 不加密的情况下,不能将秘密数据写入 JWT。

(3)JWT 不仅可以用于认证,也可以用于交换信息。有效使用 JWT,可以降低服务器查询数据库的次数。

(4)JWT 的最大缺点是,由于服务器不保存 session 状态,因此无法在使用过程中废止某个 token,或者更改 token 的权限。也就是说,一旦 JWT 签发了,在到期之前就会始终有效,除非服务器部署额外的逻辑。

(5)JWT 本身包含了认证信息,一旦泄露,任何人都可以获得该令牌的所有权限。为了减少盗用,JWT 的有效期应该设置得比较短。对于一些比较重要的权限,使用时应该再次对用户进行认证。

(6)为了减少盗用,JWT 不应该使用 HTTP 协议明码传输,要使用 HTTPS 协议传输。

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