实现JWT鉴权机制

一、是什么

JWT（JSON Web Token），本质就是一个字符串书写规范，如下图，作用是用来在用户和服务器之间传递安全可靠的信息

在目前前后端分离的开发过程中，使用token鉴权机制用于身份验证是最常见的方案，流程如下：

服务器当验证用户账号和密码正确的时候，给用户颁发一个令牌，这个令牌作为后续用户访问一些接口的凭证
后续访问会根据这个令牌判断用户时候有权限进行访问

Token，分成了三部分，头部（Header）、载荷（Payload）、签名（Signature），并以.进行拼接。其中头部和载荷都是以JSON格式存放数据，只是进行了编码

header

每个JWT都会带有头部信息，这里主要声明使用的算法。声明算法的字段名为alg，同时还有一个typ的字段，默认JWT即可。以下示例中算法为HS256

{  "alg": "HS256",  "typ": "JWT" }

因为JWT是字符串，所以我们还需要对以上内容进行Base64编码，编码后字符串如下：

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9

payload

载荷即消息体，这里会存放实际的内容，也就是Token的数据声明，例如用户的id和name，默认情况下也会携带令牌的签发时间iat，通过还可以设置过期时间，如下：

{
  "sub": "1234567890",
  "name": "John Doe",
  "iat": 1516239022
}

同样进行Base64编码后，字符串如下：

eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiaWF0IjoxNTE2MjM5MDIyfQ

Signature

签名是对头部和载荷内容进行签名，一般情况，设置一个secretKey，对前两个的结果进行HMACSHA25算法，公式如下：

Signature = HMACSHA256(base64Url(header)+.+base64Url(payload),secretKey)

一旦前面两部分数据被篡改，只要服务器加密用的密钥没有泄露，得到的签名肯定和之前的签名不一致

二、如何实现

Token的使用分成了两部分：

生成token：登录成功的时候，颁发token
验证token：访问某些资源或者接口时，验证token

生成 token

借助第三方库jsonwebtoken，通过jsonwebtoken 的 sign 方法生成一个 token：

第一个参数指的是 Payload
第二个是秘钥，服务端特有
第三个参数是 option，可以定义 token 过期时间

const crypto = require("crypto"),
  jwt = require("jsonwebtoken");
// TODO:使用数据库
// 这里应该是用数据库存储，这里只是演示用
let userList = [];

class UserController {
  // 用户登录
  static async login(ctx) {
    const data = ctx.request.body;
    if (!data.name || !data.password) {
      return ctx.body = {
        code: "000002", 
        message: "参数不合法"
      }
    }
    const result = userList.find(item => item.name === data.name && item.password === crypto.createHash('md5').update(data.password).digest('hex'))
    if (result) {
      // 生成token
      const token = jwt.sign(  
        {
          name: result.name
        },
        "test_token", // secret
        { expiresIn: 60 * 60 } // 过期时间：60 * 60 s
      );
      return ctx.body = {
        code: "0",
        message: "登录成功",
        data: {
          token
        }
      };
    } else {
      return ctx.body = {
        code: "000002",
        message: "用户名或密码错误"
      };
    }
  }
}

module.exports = UserController;

在前端接收到token后，一般情况会通过localStorage进行缓存，然后将token放到HTTP请求头Authorization 中，关于Authorization 的设置，前面要加上 Bearer ，注意后面带有空格

axios.interceptors.request.use(config => {
  const token = localStorage.getItem('token');
  config.headers.common['Authorization'] = 'Bearer ' + token; // 留意这里的 Authorization
  return config;
})

校验token

使用 koa-jwt 中间件进行验证，方式比较简单

/ 注意：放在路由前面
app.use(koajwt({
  secret: 'test_token'
}).unless({ // 配置白名单
  path: [/\/api\/register/, /\/api\/login/]
}))

secret 必须和 sign 时候保持一致
可以通过 unless 配置接口白名单，也就是哪些 URL 可以不用经过校验，像登陆/注册都可以不用校验
校验的中间件需要放在需要校验的路由前面，无法对前面的 URL 进行校验

获取token用户的信息方法如下：

router.get('/api/userInfo',async (ctx,next) =>{
    const authorization =  ctx.header.authorization // 获取jwt
    const token = authorization.replace('Beraer ','')
    const result = jwt.verify(token,'test_token')
    ctx.body = result

注意：上述的HMA256加密算法为单秘钥的形式，一旦泄露后果非常的危险

在分布式系统中，每个子系统都要获取到秘钥，那么这个子系统根据该秘钥可以发布和验证令牌，但有些服务器只需要验证令牌

这时候可以采用非对称加密，利用私钥发布令牌，公钥验证令牌，加密算法可以选择RS256

三、优缺点

优点：

json具有通用性，所以可以跨语言
组成简单，字节占用小，便于传输
服务端无需保存会话信息，很容易进行水平扩展
一处生成，多处使用，可以在分布式系统中，解决单点登录问题
可防护CSRF攻击

缺点：

payload部分仅仅是进行简单编码，所以只能用于存储逻辑必需的非敏感信息
需要保护好加密密钥，一旦泄露后果不堪设想
为避免token被劫持，最好使用https协议

参考文献

http://www.ruanyifeng.com/blog/2018/07/json_web_token-tutorial.html
https://blog.wangjunfeng.com/post/golang-jwt/
https://vue3js.cn/interview/