JWT总结

JWT

1. 官方文档：https://jwt.io/introduction

2. 简介：JWT是一种开放标准(RFC 7519) ，它定义了一种紧凑和自包含的方式，用于作为 JSON 对象在各方之间安全地传输信息。可以验证和信任此信息，因为它是数字签名的。JWT签名(Signature)可以使用 secret (使用 HMAC 算法)或使用 RSA 或 ECDSA 的公钥/私钥对进行签名。

3. JWT结构：三大部分字符串，header和payload串是Json对象通过Base64 URL算法加密生成，字符之间通过"."分隔符分为三个子串，所以JWT的有效格式为：Header.Payload.Signature

   

   1. Header（头部）

      1. 通常由两部分组成: 令牌的类型(即 JWT)和所使用的签名算法(如 HMAC SHA256或 RSA)。如：

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

   2. Payload（有效负载）

      1. JWT的主体内容部分，它包含三部分声明（要求）。声明是关于实体(通常是用户)和其他数据的声明，本质上保存有用户数据（如userID）
         1. 标准中注册的声明
            1. JWT 规定了7个官方字段，供选用，建议但不强制使用，详细见官方文档
         2. 公共的声明
            1. 公共的声明可以添加任何的信息，可以随意定义。一般添加用户的相关信息或其他业务需要的必要信息.但不建议添加敏感信息，因为该部分在客户端可解密.（一般不定义该声明）
               • 为了避免冲突，它们应该在 IANA JSON Web Token Registry 中定义，或者定义为包含抗冲突名称空间的 URI
         3. 私有的声明
            1. 私有声明是提供者和消费者所共同定义的共享信息声明，一般不建议存放敏感信息，因为base64是对称解密的，意味着该部分信息可以归类为明文信息。

   3. Signature（签名）

      1. 这个签名信息由三部分组成：

         • header (base64后的)
         • payload (base64后的)
         • secret

         这个部分需要base64加密后的header和base64加密后的payload使用.连接组成的字符串，然后通过header中声明的加密方式进行加盐secret组合加密，然后就构成了jwt的第三部分

   • 注意：
     • secret是保存在服务器端的，jwt的签发生成也是在服务器端的，secret就是用来进行jwt的签发和jwt的验证，所以，它就是你服务端的私钥，在任何场景都不应该流露出去。一旦客户端得知这个secret, 那就意味着客户端是可以自我签发jwt了。
     • JWT真正目的不在加密保护数据，而是为了认证来源，认证来源，认证来源。JWT不保证数据不泄露，因为JWT的设计目的就不是数据加密和保护。

4. Base64URL

   1. 这个算法跟 Base64 算法基本类似，但有一些小的不同。

      JWT 作为一个令牌（token），有些场合可能会放到 URL（比如 api.example.com/?token=xxx）。Base64 有三个字符+、/和=，在 URL 里面有特殊含义，所以要被替换掉：=被省略、+替换成-，/替换成_ 。这就是 Base64URL 算法。

5. JWT用途

   1. 信息存储交换，用于认证来源

      1. 使用 JWT，可以降低服务器查询数据库的次数
      2. 使用JWT，可以降低服务器请求其他其他三方服务器的次数

   2. 身份认证授权

      1. 认证原理

         

         这个图中有三个主体： user, application server和authentication server

         非常常见的一个架构：

         1. 首先用户需要 通过登录等手段向authentication server发送一个认证请求，authentication会返回给用户一个JWT，将其存储在Cookie或localStorage中。

         2. 此后用户向application server发送的所有请求都要捎带上这个JWT,然后application server会验证这个JWT的合法性，验证通过则说明用户请求时来自合法守信的客户端。

            • 通用流程：浏览器第一次访问服务器，根据传过来的唯一标识userId，服务端会通过一些算法，如常用的HMAC-SHA256算法，然后加一个密钥，生成一个token，然后通过BASE64编码一下之后将这个token发送给客户端；客户端将token保存起来，下次请求时，带着token，服务器收到请求后，然后会用相同的算法和密钥去验证token，如果通过，执行业务操作，不通过，返回不通过信息。

            • 如何捎带：

              1. 把它放在 Cookie 里面自动发送，但是这样不能跨域

              2. 放在 HTTP 请求的头信息Authorization字段里面：Authorization: Bearer

                 //前端api举例
                 fetch('api/user/1', {
                   headers: {
                     'Authorization': 'Bearer ' + token
                   }
                 })
                 

                 • 该方法流程：

                   

              3. 跨域的时候，JWT 就放在 POST 请求的数据体里面

      2. 可实现场景

         1. 跨域身份验证

            1. 跨域问题：

               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。

               这种模式的问题在于，扩展性（scaling）不好。单机当然没有问题，如果是服务器集群，或者是跨域的服务导向架构，就要求 session 数据共享，每台服务器都能够读取 session。

               举例来说，A 网站和 B 网站是同一家公司的关联服务。现在要求，用户只要在其中一个网站登录，再访问另一个网站就会自动登录，请问怎么实现？

            2. 三类解决方法

               1. 使用Nginx中的ip绑定策略，同一个ip只能在指定的同一个机器访问（不支持负载均衡）

               2. session管理：

                  1. session 数据持久化，写入数据库或别的持久层。各种服务收到请求后，都向持久层请求数据。这种方案的优点是架构清晰，缺点是工程量比较大。另外，持久层万一挂了，就会单点失败。

                     1. 使用数据库同步session（效率不高）
                     2. 使用Spring-Session+Redis实现（保留session最常用的方案）
                        • 以下为两者结合示意图

                     

                  2. session复制同步：使用tomcat内置的session同步（同步可能会产生延迟）

               3. 服务器索性不保存 session 数据了，所需数据都保存在客户端，每次请求都发回服务器。

                  1. 使用cookie来完成，cookie保存原session序列化加密信息（很明显这种不安全的操作并不可靠）
                  2. 使用token代替session，JWT 就是这种方案的一个代表，以下为示意图。

                  

               • 三类具体说明或实现见下方什么是session及跨域session解决指定的链接

            3. 与session登录区别

               1. 什么是session及跨域session解决：https://www.cnblogs.com/jing99/p/11785070.html
                  • 着重查看session最常用的解决和应用：Spring-session及Redis存储
                  • 里面涉及token请忽略，查看下方什么是Token更详细介绍
               2. 什么是Token：https://www.cnblogs.com/lightzone/p/9749076.html，（Json Web Token长什么样子呢？后就无需查看，上文已经介绍过，着重查看优点）
               3. session和token区别：
                  1. https://blog.csdn.net/mydistance/article/details/84545768
                  2. https://zhuanlan.zhihu.com/p/86937325
                     1. 着重查看5.2-5.4

         2. 单点登录

            1. https://www.jianshu.com/p/613e44d4a464
            2. 上述四种方式中，第一种方式：以Cookie作为凭证媒介包括了常用的OAuth2和JWT实现
            3. 第四种：使用独立登录系统：其用户中心验证通常都是采用第一种方式进行验证

      3. OAuth2和JWT的区别

         1. oauth2有client和scope的概念，jwt没有。如果只是拿来用于颁布token的话，二者没区别。常用的bearer算法oauth、jwt都可以用。应用场景不同而已
         2. Spring Cloud 的权限框架就是用的jwt实现的oauth2 。二者没有必然联系
         3. Token功能不一样，JWT的token是包含用户基本信息的，然后通过加密的方式生成的字符串，服务器端拿到这个token之后不需要再去查询用户基本信息，解析完token之后就能拿到。想想在微服务架构下，用户服务是一个单独的服务，但是其他服务大部分情况下也会需要用户信息，难道要每次用到都去取一次吗？ JWT非常适合微服务。
         4. OAuth2用在使用第三方账号登录的情况(比如使用weibo, qq, github登录某个app)。OAuth2是一个相对复杂的协议, 有4种授权模式, 其中的access code模式在实现时可以使用jwt才生成code, 也可以不用. 它们之间没有必然的联系.
         5. JWT是用在前后端分离, 需要简单的对后台API进行保护时使用.(前后端分离无session, 频繁传用户密码不安全)
         6. JWT是一种认证协议 。JWT提供了一种用于**发布接入令牌（Access Token),**并对发布的签名接入令牌进行验证的方法。 令牌（Token）本身包含了一系列声明，应用程序可以根据这些声明限制用户对资源的访问。
         7. OAuth2是一种授权框架。提供了一套详细的授权机制（指导）。用户或应用可以通过公开的或私有的设置，授权第三方应用访问特定资源。
         • 总结：
           1. Oauth2和jwt是完全不同的两种东西，一个是授权认证的框架，另一种则是认证验证的方式方法（轻量级概念）。
           2. OAuth2不像JWT一样是一个严格的标准协议，因此在实施过程中更容易出错。尽管有很多现有的库，但是每个库的成熟度也不尽相同，同样很容易引入各种错误。在常用的库中也很容易发现一些安全漏洞。
           3. OAuth2常用在使用第三方账号登录的情况(比如使用weibo, qq, github登录某个app)，而JWT是常用在前后端分离, 需要简单的对后台API进行保护时使用

      4. JWT缺点

         1. JWT 默认是不加密，故JWT 不加密的情况下，不能将秘密数据写入 JWT。
            1. 解决：可再加密：生成原始 Token 以后，可以用密钥再加密一次。
         2. 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。（再其他博客有查看到一个token撤销概念：它允许我们根据相同的授权许可使特定的token甚至一组token无效。在这里就存在冲突）

      5. JWT安全保证

         1. 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。

         2. 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。

            1. 请求时token过期自动刷新token？

               当token失效时，现在的网站一般会做两种处理方法：

               1. 跳转到登陆页面，让用户重新登陆获取新的token（OAuth中不包含Refer-Token的方式）
               2. 当检测到请求失效时，网站自动去请求新的token（OAuth中使用Refer-Token的方式去请求，在app保持登陆状态上面用得比较多）