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Session、Cookie、JWT(中)

1.JWT的组成

一个JWT实际上就是一个字符串,它由三部分组成,头部载荷签名

1.1Payload(载荷)

{
"iss": "John Wu JWT",
"iat": 1441593502,
"exp": 1441594722,
"aud": "www.example.com",
"sub": "jrocket@example.com",
"from_user": "B",
"target_user": "A"
}

这里面的前五个字段都是由JWT的标准所定义的。

  • iss: 该JWT的签发者
  • sub: 该JWT所面向的用户
  • aud: 接收该JWT的一方
  • exp(expires): 什么时候过期,这里是一个Unix时间戳
  • iat(issued at): 在什么时候签发的

这些定义都可以在标准中找到。

将上面的JSON对象进行[base64编码]可以得到下面的字符串。这个字符串我们将它称作JWT的Payload(载荷)。

eyJpc3MiOiJKb2huIFd1IEpXVCIsImlhdCI6MTQ0MTU5MzUwMiwiZXhwIjoxNDQxNTk0NzIyLCJhdWQiOiJ3d3cuZXhhbXBsZS5jb20iLCJzdWIiOiJqcm9ja2V0QGV4YW1wbGUuY29tIiwiZnJvbV91c2VyIjoiQiIsInRhcmdldF91c2VyIjoiQSJ9

注意:Base64是一种编码,也就是说,它是可以被翻译回原来的样子来的。它并不是一种加密过程。

1.2头部(Header)

JWT还需要一个头部,头部用于描述关于该JWT的最基本的信息,例如其类型以及签名所用的算法等。这也可以被表示成一个JSON对象。

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

在这里,我们说明了这是一个JWT,并且我们所用的签名算法(后面会提到)是HS256算法。 对它也要进行Base64编码,之后的字符串就成了JWT的Header(头部)。

eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9

1.3签名(Sign)

将上面的两个编码后的字符串都用句号.连接在一起(头部在前),就形成了 eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJmcm9tX3VzZXIiOiJCIiwidGFyZ2V0X3VzZXIiOiJBIn0

最后,我们将上面拼接完的字符串用HS256算法进行加密。在加密的时候,我们还需要提供一个密钥(secret)。如果我们用mystar作为密钥的话,那么就可以得到我们加密后的内容

rSWamyAYwuHCo7IFAgd1oRpSP7nzL7BF5t7ItqpKViM

最后将这一部分签名也拼接在被签名的字符串后面,我们就得到了完整的JWT

eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJmcm9tX3VzZXIiOiJCIiwidGFyZ2V0X3VzZXIiOiJBIn0.rSWamyAYwuHCo7IFAgd1oRpSP7nzL7BF5t7ItqpKViM

2.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。对于两个不同的输入,产生同样的输出的概率极其地小(有可能比我成世界首富的概率还小)。所以,我们就把“不一样的输入产生不一样的输出”当做必然事件来看待吧。

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。

3.JWT认证机制相对于Cookie等机制的优势

<1> 支持跨域访问: Cookie是不允许垮域访问的,这一点对Token机制是不存在的,前提是传输的用户认证信息通过HTTP头传输。(垮域访问:两个域名之间不能跨过域名来发送请求或者请求数据)

<2> 无状态(也称:服务端可扩展行):Token机制在服务端不需要存储session信息,因为Token 自身包含了所有登录用户的信息,只需要在客户端的cookie或本地介质存储状态信息.

<3> 更适用CDN: 可以通过内容分发网络请求你服务端的所有资料(如:javascript,HTML,图片等),而你的服务端只要提供API即可.

<4> 去耦: 不需要绑定到一个特定的身份验证方案。Token可以在任何地方生成,只要在你的API被调用的时候,你可以进行Token生成调用即可.

<5> 更适用于移动应用: 当你的客户端是一个原生平台(iOS, Android,Windows 8等)时,Cookie是不被支持的(你需要通过Cookie容器进行处理),这时采用Token认证机制就会简单得多。

<6> CSRF:因为不再依赖于Cookie,所以你就不需要考虑对CSRF(跨站请求伪造)的防范。

<7> 性能: 一次网络往返时间(通过数据库查询session信息)总比做一次HMACSHA256计算 的Token验证和解析要费时得多.

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