当你看到下午感到懵逼时,可以看一下我整理的用户认证方案设计篇

访问令牌的类型

By reference token(透明令牌),随机生成的字符串标识符,无法简单猜测授权服务器如何颁
发和存储资源服务器必须通过后端渠道,发送回OAuth2授权服务器的令牌检查端点,才能校验令牌
是否有效,并获取claims/scopes等额外信息

By value token(自包含令牌),授权服务器颁发的令牌,包含关于用户或者客户的元数据和声明(claims)
,通过检查签名,期望的颁发者(issuer) ,期望的接收人aud(audience) ,或者scope,资源服务器可以在本地校验令牌,通常实现为签名的JSON Web Tokens(JWT)

JWT令牌

JWT令牌是什么

JWT是JSON Web Token的缩写,即JSON Web令牌,是一种自包含令牌。

JWT的使用场景:

  • 一种情况是webapi,类似之前的阿里云播放凭证的功能
  • 一种情况是多web服务器下实现无状态分布式身份验证

JWT官网有一张图描述了JWT的认证过程

JWT的作用:

JWT 最重要的作用就是对 token信息的防伪作用

JWT的原理:

一个JWT由三个部分组成:JWT头、有效载荷、签名哈希最后由这三者组合进行base64编码得到JWT

该对象为一个很长的字符串,字符之间通过"."分隔符分为三个子串。

每一个子串表示了一个功能块,总共有以下三个部分:JWT头、有效载荷和签名

JWT头

JWT头部分是一个描述JWT元数据的JSON对象,通常如下所示。

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

在上面的代码中,alg属性表示签名使用的算法,默认为HMAC SHA256(写为HS256);typ属性表示令牌的类型,JWT令牌统一写为JWT。最后,使用Base64 URL算法将上述JSON对象转换为字符串保存。

Base64URL算法

上面说的JWT头和下面将介绍的有效载荷序列化的算法都用到了Base64URL。该算法和常见Base64算法类似,稍有差别。

作为令牌的JWT可以放在URL中(例如api.example/?token=xxx)。 Base64中用的三个字符是"+","/"和"=",由于在URL中有特殊含义,因此Base64URL中对他们做了替换:"="去掉,"+"用"-"替换,"/"用"_"替换,这就是Base64URL算法。

注意:base64编码,并不是加密,只是把明文信息变成了不可见的字符串。但是其实只要用一些工具就可以把base64编码解成明文,所以不要在JWT中放入涉及私密的信息。

有效载荷

有效载荷部分,是JWT的主体内容部分,也是一个JSON对象,包含需要传递的数据。 JWT指定七个默认字段供选择。

iss: jwt签发者
sub: 主题
aud: 接收jwt的一方
exp: jwt的过期时间,这个过期时间必须要大于签发时间
nbf: 定义在什么时间之前,该jwt都是不可用的.
iat: jwt的签发时间
jti: jwt的唯一身份标识,主要用来作为一次性token,从而回避重放攻击。

除以上默认字段外,我们还可以自定义私有字段,如下例:

{
  "name": "xn2001",
  "admin": true,
  "avatar": "lxh.jpg"
}

请注意,默认情况下JWT是未加密的,任何人都可以解读其内容,因此不要构建隐私信息字段,存放保密信息,以防止信息泄露。

JSON对象也使用Base64 URL算法转换为字符串保存。

签名哈希

签名哈希部分是对上面两部分数据签名,通过指定的算法生成哈希,以确保数据不会被篡改。

首先,需要指定一个密码(secret)。该密码仅仅为保存在服务器中,并且不能向用户公开。然后,使用标头中指定的签名算法(默认情况下为HMAC SHA256)根据以下公式生成签名。

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

在计算出签名哈希后,JWT头,有效载荷和签名哈希的三个部分组合成一个字符串,每个部分用"."分隔,就构成整个JWT对象。

JWT的用法

客户端接收服务器返回的JWT,将其存储在Cookie或localStorage中。

此后,客户端将在与服务器交互中都会带JWT。如果将它存储在Cookie中,就可以自动发送,但是不会跨域,因此一般是将它放入HTTP请求的Header Authorization字段中。

当跨域时,也可以将JWT放置于POST请求的数据主体中。

JWT令牌未来趋势

  1. JWT默认不加密,但可以加密。生成原始令牌后,可以使用该令牌再次对其进行加密。
  2. 当JWT未加密时,一些私密数据无法通过JWT传输。
  3. JWT不仅可用于认证,还可用于信息交换。善用JWT有助于减少服务器请求数据库的次数。
  4. JWT的最大缺点是服务器不保存会话状态,所以在使用期间不可能取消令牌或更改令牌的权限。也就是说,一旦JWT签发,在有效期内将会一直有效。
  5. JWT本身包含认证信息,因此一旦信息泄露,任何人都可以获得令牌的所有权限。为了减少盗用,JWT的有效期不宜设置太长。对于某些重要操作,用户在使用时应该每次都进行身份验证。
  6. 为了减少盗用和窃取,JWT不建议使用HTTP协议来传输代码,而是使用加密的HTTPS协议进行传输。

如果你是个Java学习者,对JWT有兴趣的话,可以看看整合篇。

Java 集成 JWT


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Last modification:August 11th, 2020 at 12:45 am
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