JWT – 基于 Token 的身份验证

传统身份验证的方法 cookie session

HTTP 是一种没有状态的协议,也就是它并不知道是谁是访问应用。这里我们把用户看成是客户端,客户端使用用户名还有密码通过了身份验证,不过下回这个客户端再发送请求时候,还得再验证一下。

解决的方法就是,当用户请求登录的时候,如果没有问题,我们在服务端生成一条记录,这个记录里可以说明一下登录的用户是谁,然后把这条记录的 ID 号发送给客户端,客户端收到以后把这个 ID 号存储在 Cookie 里,下次这个用户再向服务端发送请求的时候,可以带着这个 Cookie ,这样服务端会验证一个这个 Cookie 里的信息,看看能不能在服务端这里找到对应的记录,如果可以,说明用户已经通过了身份验证,就把用户请求的数据返回给客户端。

上面说的就是 Session,我们需要在服务端存储为登录的用户生成的 Session ,这些 Session 可能会存储在内存,磁盘,或者数据库里。我们可能需要在服务端定期的去清理过期的 Session 。

基于 Token 的身份验证方法

使用基于 Token 的身份验证方法,在服务端不需要存储用户的登录记录。大概的流程是这样的:

  1. 客户端使用用户名跟密码请求登录
  2. 服务端收到请求,去验证用户名与密码
  3. 验证成功后,服务端会签发一个 Token,再把这个 Token 发送给客户端
  4. 客户端收到 Token 以后可以把它存储起来,比如放在 Cookie 里或者 Local Storage 里
  5. 客户端每次向服务端请求资源的时候需要带着服务端签发的 Token
  6. 服务端收到请求,然后去验证客户端请求里面带着的 Token,如果验证成功,就向客户端返回请求的数据

JWT

实施 Token 验证的方法挺多的,还有一些标准方法,比如 JWT,读作:jot ,表示:JSON Web Tokens 。JWT 标准的 Token 有三个部分:

中间用点分隔开,并且都会使用 Base64 编码,所以真正的 Token 看起来像这样:

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpc3MiOiJuaW5naGFvLm5ldCIsImV4cCI6IjE0Mzg5NTU0NDUiLCJuYW1lIjoid2FuZ2hhbyIsImFkbWluIjp0cnVlfQ.SwyHTEx_RQppr97g4J5lKXtabJecpejuef8AqKYMAJc

header 头部

header 部分主要是两部分内容,一个是 Token 的类型,另一个是使用的算法,比如下面类型就是 JWT,使用的算法是 HS256。

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

上面的内容要用 Base64 的形式编码一下,所以就变成这样:

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9

Payload 载荷

Payload 里面是 Token 的具体内容,这些内容里面有一些是标准字段,你也可以添加其它需要的内容。下面是标准字段:

比如下面这个 Payload ,用到了 iss 发行人,还有 exp 过期时间。另外还有两个自定义的字段,一个是 name,还有一个是 admin。

{
 "iss": "ninghao.net",
 "exp": "1438955445",
 "name": "wanghao",
 "admin": true
}

使用 Base64 编码以后就变成了这个样子:

eyJpc3MiOiJuaW5naGFvLm5ldCIsImV4cCI6IjE0Mzg5NTU0NDUiLCJuYW1lIjoid2FuZ2hhbyIsImFkbWluIjp0cnVlfQ

Signature 签名

JWT 的最后一部分是 Signature ,这部分内容有三个部分,先是用 Base64 编码的 header.payload ,再用加密算法加密一下,加密的时候要放进去一个 Secret ,这个相当于是一个密码,这个密码秘密地存储在服务端。

var encodedString = base64UrlEncode(header) + "." + base64UrlEncode(payload); 
HMACSHA256(encodedString, 'secret');

处理完成以后看起来像这样:

SwyHTEx_RQppr97g4J5lKXtabJecpejuef8AqKYMAJc

最后这个在服务端生成并且要发送给客户端的 Token 看起来像这样:

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpc3MiOiJuaW5naGFvLm5ldCIsImV4cCI6IjE0Mzg5NTU0NDUiLCJuYW1lIjoid2FuZ2hhbyIsImFkbWluIjp0cnVlfQ.SwyHTEx_RQppr97g4J5lKXtabJecpejuef8AqKYMAJc

客户端收到这个 Token 以后把它存储下来,下回向服务端发送请求的时候就带着这个 Token 。服务端收到这个 Token ,然后进行验证,通过以后就会返回给客户端想要的资源。

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。

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。

jwt 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。

Yoyo 「二是一种不三不四的态度」

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