JWT:理解JSON Web Tokens的基础

算法架构师 2019-03-24 ⋅ 10 阅读

在网络应用程序中,身份验证是一个非常重要的方面。为了确保用户的安全性和数据的保护,开发人员需要实施一种方法来验证用户的身份和权限。JSON Web Tokens(JWT)是一种用于在网络应用程序之间安全传输信息的标准方法。它可以作为身份验证和授权的一种安全方式,以避免传统的cookie/session机制的一些弊端。

什么是JSON Web Tokens?

JSON Web Tokens是一种开放的互联网标准(RFC 7519),定义了一种紧凑和自包含的方式来传输信息,该信息可以在网络应用程序之间安全地传递。JWT是使用JSON对象进行编码的,由三个部分组成,分别是Header、Payload和Signature。

JWT的Header通常包含两个部分:token的类型(即JWT)和所使用的签名算法,如HMAC SHA256或RSA。它通过Base64编码成字符串形式存储。

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

Payload

Payload是JWT的第二个部分,也是JWT的主要内容区域。它包含一些被称为"claims"的声明,用于描述实体(通常是用户)和一些其他数据。

一些默认的声明有:

  • iss (Issuer):发行者,表示该JWT由谁发行。
  • exp (Expiration Time):过期时间,表示JWT什么时候会失效。
  • sub (Subject):主题,通常用于表示JWT所代表的用户或对象。
  • aud (Audience):受众,表示该JWT的接收方。

除了默认的声明外,我们也可以定义自己的声明。

{
  "sub": "1234567890",
  "name": "John Doe",
  "admin": true
}

Signature

JWT的第三个部分是Signature,它是使用Header和Payload中的信息以及预先设定的密钥进行签名的结果,以确保消息的完整性和验证发送方。

JWT的工作原理

当用户成功登录后,服务器端会生成一个JWT并将其返回给客户端。客户端通常会将JWT存储在本地,以便于后续的请求中使用。每当客户端向服务器发送请求时,都应在请求头中包含JWT,以便服务器验证用户的身份和权限。

验证过程如下:

  1. 服务器端通过获取请求头中的JWT,并使用之前预先设定的密钥来解析和验证JWT的签名。

  2. 服务器端检查JWT中的声明信息,以确定是否允许请求的执行。比如,检查exp声明是否已过期、检查用户权限等。

  3. 如果JWT的签名验证成功,服务器端则允许请求的执行,并返回相应的数据。

JWT的优势和适用场景

使用JWT的好处是:

  • 无状态:服务器端的无状态性意味着它不需要在数据库中存储会话信息,只需使用密钥即可验证JWT的有效性。

  • 可扩展性:由于JWT的自包含性,可以将任意数量的自定义声明存储在其中,并且可以根据需要添加各种功能。

  • 安全性:JWT使用签名机制来验证其完整性和验证发送方的身份,从而保证了传输的安全性。

JWT适用于以下场景:

  • 用户认证:通常,在用户登录后,JWT作为用户的身份令牌返回给客户端,并在以后的请求中进行验证。

  • API权限控制:通过在JWT中添加一些声明信息,可以根据用户的具体权限来控制用户对API的访问。

总结

JSON Web Tokens(JWT)是一种紧凑和自包含的方式来传输信息并验证身份和授权的标准方法。它由Header、Payload和Signature三个部分组成,并具有无状态、可扩展和安全的特点。JWT可以用于用户认证和API权限控制等场景,为现代web应用程序提供了一种更安全和可靠的身份验证方式。


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