详解JSON Web Token 入门教程


Posted in Javascript onJuly 30, 2018

JSON Web Token(缩写 JWT)是目前最流行的跨域认证解决方案,本文介绍它的原理和用法。

详解JSON Web Token 入门教程

一、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。

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?

一种解决方案是 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。

另一种方案是服务器索性不保存 session 数据了,所有数据都保存在客户端,每次请求都发回服务器。JWT 就是这种方案的一个代表。

二、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(详见后文)。

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。

三、JWT 的数据结构

实际的 JWT 大概就像下面这样。

详解JSON Web Token 入门教程

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)

写成一行,就是下面的样子。

Header.Payload.Signature

详解JSON Web Token 入门教程

下面依次介绍这三个部分。

3.1 Header

Header 部分是一个 JSON 对象,描述 JWT 的元数据,通常是下面的样子。

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

上面代码中,alg属性表示签名的算法(algorithm),默认是 HMAC SHA256(写成 HS256);typ属性表示这个令牌(token)的类型(type),JWT 令牌统一写为JWT。

最后,将上面的 JSON 对象使用 Base64URL 算法(详见后文)转成字符串。

3.2 Payload

Payload 部分也是一个 JSON 对象,用来存放实际需要传递的数据。JWT 规定了7个官方字段,供选用。

  1. iss (issuer):签发人
  2. exp (expiration time):过期时间
  3. sub (subject):主题
  4. aud (audience):受众
  5. nbf (Not Before):生效时间
  6. iat (Issued At):签发时间
  7. jti (JWT ID):编号

除了官方字段,你还可以在这个部分定义私有字段,下面就是一个例子。

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

注意,JWT 默认是不加密的,任何人都可以读到,所以不要把秘密信息放在这个部分。

这个 JSON 对象也要使用 Base64URL 算法转成字符串。

3.3 Signature

Signature 部分是对前两部分的签名,防止数据篡改。

首先,需要指定一个密钥(secret)。这个密钥只有服务器才知道,不能泄露给用户。然后,使用 Header 里面指定的签名算法(默认是 HMAC SHA256),按照下面的公式产生签名。

HMACSHA256(
 base64UrlEncode(header) + "." +
 base64UrlEncode(payload),
 secret)

算出签名以后,把 Header、Payload、Signature 三个部分拼成一个字符串,每个部分之间用"点"(.)分隔,就可以返回给用户。

3.4 Base64URL

前面提到,Header 和 Payload 串型化的算法是 Base64URL。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+、/=,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。

四、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 <token>

另一种做法是,跨域的时候,JWT 就放在 POST 请求的数据体里面。

五、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。

六、参考链接

Introduction to JSON Web Tokens, by Auth0
Sessionless Authentication using JWTs (with Node + Express + Passport JS), by Bryan Manuele
Learn how to use JSON Web Tokens, by dwyl

以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持三水点靠木。

Javascript 相关文章推荐
js中的replace方法使用介绍
Oct 28 Javascript
js设置文本框中焦点位置在最后的示例代码(简单实用)
Mar 04 Javascript
Javascript基础教程之定义和调用函数
Jan 18 Javascript
jQuery实现的在线答题功能
Apr 12 Javascript
JS实现生成会变大变小的圆环实例
Aug 05 Javascript
javascript中offset、client、scroll的属性总结
Aug 13 Javascript
express文件上传中间件Multer详解
Oct 24 Javascript
树结构之JavaScript
Jan 24 Javascript
JS库之Highlight.js的用法详解
Sep 13 Javascript
js实现会跳动的日历效果(完整实例)
Oct 18 Javascript
Vue页面跳转动画效果的实现方法
Sep 23 Javascript
jquery实现商品sku多属性选择功能(商品详情页)
Dec 20 jQuery
JS中Promise函数then的奥秘探究
Jul 30 #Javascript
浅析java线程中断的办法
Jul 29 #Javascript
还不懂递归?读完这篇文章保证你会懂
Jul 29 #Javascript
如何在js代码中消灭for循环实例详解
Jul 29 #Javascript
Vue-cli3项目配置Vue.config.js实战记录
Jul 29 #Javascript
vue权限路由实现的方法示例总结
Jul 29 #Javascript
JS高级技巧(简洁版)
Jul 29 #Javascript
You might like
PHP程序61条面向对象分析设计的经验小结
2008/11/12 PHP
PHP 登录记住密码实现思路
2013/05/07 PHP
php+ajax制作无刷新留言板
2015/10/27 PHP
如何做到打开一个页面,过几分钟自动转到另一页面
2007/04/20 Javascript
jQuery验证Checkbox是否选中的代码 推荐
2011/09/04 Javascript
window.print打印指定div实例代码
2013/12/13 Javascript
IE中图片的onload事件无效问题和解决方法
2014/06/06 Javascript
jQuery实现仿淘宝带有指示条的图片转动切换效果完整实例
2015/03/04 Javascript
实例详解AngularJS实现无限级联动菜单
2016/01/15 Javascript
基于JavaScript如何制作遮罩层对话框
2016/01/26 Javascript
Vue.js实现无限加载与分页功能开发
2016/11/03 Javascript
BootStrap table删除指定行的注意事项(笔记整理)
2017/02/05 Javascript
[js高手之路]图解javascript的原型(prototype)对象,原型链实例
2017/08/28 Javascript
vue 添加vux的代码讲解
2017/11/30 Javascript
浅谈jquery fullpage 插件增加头部和版权的方法
2018/03/20 jQuery
新版vue-cli模板下本地开发环境使用node服务器跨域的方法
2018/04/03 Javascript
用Node提供静态文件服务的方法
2018/07/06 Javascript
微信小程序异步API为Promise简化异步编程的操作方法
2018/08/14 Javascript
Vue中 v-if 和v-else-if页面加载出现闪现的问题及解决方法
2018/10/12 Javascript
vue源码nextTick使用及原理解析
2019/08/13 Javascript
Threejs实现滴滴官网首页地球动画功能
2020/07/13 Javascript
python格式化输出保留2位小数的实现方法
2019/07/02 Python
python 利用openpyxl读取Excel表格中指定的行或列教程
2021/02/06 Python
python实现简单文件读写函数
2021/02/25 Python
WoolOvers澳洲官方网站:英国针织服装公司
2018/05/13 全球购物
Scotch Porter官方网站:男士美容产品
2020/08/31 全球购物
什么是Linux虚拟文件系统VFS
2012/01/31 面试题
汽车销售顾问求职自荐信
2014/01/01 职场文书
我的五年职业生涯规划
2014/01/23 职场文书
员工培训邀请函
2014/02/02 职场文书
集中整治工作方案
2014/05/01 职场文书
单位消防安全责任书
2014/07/23 职场文书
2014年个人技术工作总结
2014/12/08 职场文书
pytorch 如何使用batch训练lstm网络
2021/05/28 Python
mysql字段为NULL索引是否会失效实例详解
2022/05/30 MySQL
小程序自定义轮播图圆点组件
2022/06/25 Javascript