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JSON Web令牌简介

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什么是JSON Web Token？

JSON Web Token（JWT）是一个开放标准（RFC 7519），它定义了一种紧凑且独立的方式，可以在各方之间作为JSON对象安全地传输信息。此信息可以通过数字签名进行验证和信任。JWT可以使用秘密（使用HMAC算法）或使用RSA或ECDSA的公钥/私钥对进行签名。

虽然JWT可以加密以在各方之间提供保密，但我们将专注于签名令牌。签名令牌可以验证其中包含的声明的完整性，而加密令牌则隐藏其他方的声明。当使用公钥/私钥对签署令牌时，签名还证明只有持有私钥的一方是签署私钥的一方。

什么时候应该使用JSON Web令牌？

以下是JSON Web令牌有用的一些场景：

• 授权：这是使用JWT的最常见方案。一旦用户登录，每个后续请求将包括JWT，允许用户访问该令牌允许的路由，服务和资源。Single Sign On是一种现在广泛使用JWT的功能，因为它的开销很小，并且能够在不同的域中轻松使用。

• 信息交换：JSON Web令牌是在各方之间安全传输信息的好方法。因为JWT可以签名 - 例如，使用公钥/私钥对 - 您可以确定发件人是他们所说的人。此外，由于使用标头和有效负载计算签名，您还可以验证内容是否未被篡改。

什么是JSON Web令牌结构？

在紧凑的形式中，JSON Web令牌由三个部分组成（由点（.）分隔，它们是：

• 头
• 有效载荷
• 签名

因此，JWT通常如下所示。

xxxxx.yyyyy.zzzzz

让我们分解不同的部分。

头

标头通常由两部分组成：令牌的类型，即JWT，以及正在使用的散列算法，例如HMAC SHA256或RSA。

例如：

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

然后，这个JSON被编码为Base64Url，形成JWT的第一部分。

有效载荷

令牌的第二部分是有效负载，其中包含声明。声明是关于实体（通常是用户）和其他数据的声明。索赔有三种类型：注册，公开和私人索赔。

• 已注册的声明：这些是一组预定义声明，不是强制性的，但建议使用，以提供一组有用的，可互操作的声明。其中一些是： iss（发行人）， exp（到期时间）， sub（主题）， aud（观众）等。

  请注意，声明名称只有三个字符，因为JWT意味着紧凑。

• 公开声明：这些可以由使用JWT的人随意定义。但是为避免冲突，应在IANA JSON Web令牌注册表中定义它们，或者将其定义为包含防冲突命名空间的URI。

• 私人索赔：这是创建共享使用它们同意并既不是当事人之间的信息自定义声明注册或公众的权利要求。

示例有效负载可以是：

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

然后，有效负载经过Base64Url编码，形成JSON Web令牌的第二部分。

请注意，对于签名令牌，此信息虽然可以防止被篡改，但任何人都可以读取。除非加密，否则不要将秘密信息放在JWT的有效负载或头元素中。

签名

要创建签名部分，您必须采用编码标头，编码的有效负载，秘密，标头中指定的算法，并对其进行签名。

例如，如果要使用HMAC SHA256算法，将按以下方式创建签名：

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

签名用于验证消息在此过程中未被更改，并且，在使用私钥签名的令牌的情况下，它还可以验证JWT的发件人是否是它所声称的人。

把所有人放在一起

输出是三个由点分隔的Base64-URL字符串，可以在HTML和HTTP环境中轻松传递，与SAML等基于XML的标准相比更加紧凑。

下面显示了一个JWT，它具有先前的头和​​有效负载编码，并使用机密签名。 

如果您想使用JWT并将这些概念付诸实践，您可以使用jwt.io Debugger来解码，验证和生成JWT。

JSON Web令牌如何工作？

在身份验证中，当用户使用其凭据成功登录时，将返回JSON Web令牌。由于令牌是凭证，因此必须非常小心以防止出现安全问题。一般情况下，您不应该将令牌保留的时间超过要求。

每当用户想要访问受保护的路由或资源时，用户代理应该使用承载模式发送JWT，通常在Authorization标头中。标题的内容应如下所示：

Authorization: Bearer <token>

在某些情况下，这可以是无状态授权机制。服务器的受保护路由将检查Authorization标头中的有效JWT ，如果存在，则允许用户访问受保护资源。如果JWT包含必要的数据，则可以减少查询数据库以进行某些操作的需要，尽管可能并非总是如此。

如果在标Authorization头中发送令牌，则跨域资源共享（CORS）将不会成为问题，因为它不使用cookie。

下图显示了如何获取JWT并用于访问API或资源：

1. 应用程序或客户端向授权服务器请求授权。这是通过其中一个不同的授权流程执行的。例如，典型的OpenID Connect兼容Web应用程序将/oauth/authorize使用授权代码流通过端点。
2. 授予授权后，授权服务器会向应用程序返回访问令牌。
3. 应用程序使用访问令牌来访问受保护资源（如API）。

请注意，使用签名令牌，令牌中包含的所有信息都会向用户或其他方公开，即使他们无法更改。这意味着您不应该在令牌中放置秘密信息。

我们为什么要使用JSON Web令牌？

让我们来谈谈与简单Web令牌（SWT）和安全断言标记语言令牌（SAML）相比，JSON Web令牌（JWT）的好处。

由于JSON比XML简洁，因此在编码时它的大小也更小，使得JWT比SAML更紧凑。这使得JWT成为在HTML和HTTP环境中传递的不错选择。

在安全方面，SWT只能使用HMAC算法通过共享密钥对称签名。但是，JWT和SAML令牌可以使用X.509证书形式的公钥/私钥对进行签名。与签名JSON的简单性相比，使用XML数字签名对XML进行签名而不会引入模糊的安全漏洞非常困难。

JSON解析器在大多数编程语言中很常见，因为它们直接映射到对象。相反，XML没有自然的文档到对象映射。这使得使用JWT比使用SAML断言更容易。

关于使用，JWT用于互联网规模。这突出了在多个平台（尤其是移动平台）上轻松进行JSON Web令牌的客户端处理。

比较编码的JWT和编码的SAML的长度

如果您想了解有关JSON Web Tokens的更多信息，甚至开始使用它们在您自己的应用程序中执行身份验证，请浏览到Auth0 上的JSON Web Token登录页面。

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