JWT

JSON Web Token

參考資料:(https://jwt.io/introduction/)

什麼是JSON Web令牌？

JSON Web 令牌（JWT）是一個開放標準（RFC 7519），它定義了一種緊湊且自包含的方式，用於在各方之間作為JSON對象安全地傳輸信息。由於此信息是經過數字簽名的，因此可以被驗證和信任。可以使用密鑰（使用 HMAC 演算法）或使用 RSA 或 ECDSA 的公鑰/私鑰對對 JWT 進行簽名。

儘管可以對 JWT 進行加密以在雙方之間提供保密性，但我們將重點關注已簽名的令牌。簽名的令牌可以驗證其中包含的聲明的完整性，而加密的令牌則將這些聲明隱藏在其他方的面前。當使用公鑰/私鑰對對令牌進行簽名時，簽名還證明只有持有私鑰的一方才是對其進行簽名的一方。

什麼時候應該使用JSON Web令牌？

以下是JSON Web令牌有用的一些情況：

  • 授權：這是使用 JWT 的最常見方案。一旦用戶登錄，每個後續請求將包括 JWT，從而允許用戶訪問該令牌允許的路由，服務和資源。單一登錄是當今廣泛使用 JWT 的一項功能，因為它的開銷很小並且可以在不同的域中輕鬆使用。

  • 信息交換：JSON Web 令牌是在各方之間安全地傳輸信息的好方法。因為可以對 JWT 進行簽名（例如，使用公鑰/私鑰對），所以您可以確定發件人是他們所說的人。另外，由於簽名是使用標頭和有效負載計算的，因此您還可以驗證內容是否未被篡改。

JSON Web令牌結構是什麼？

JSON Web令牌以緊湊的形式由三部分組成，這些部分由點（.）分隔，分別是：

  • Header

  • Payload 有效載荷

  • Signature 簽名

因此，JWT通常如下所示。

xxxxx.yyyyy.zzzzz

讓我們分解不同的部分。

頭

標頭通常由兩部分組成：令牌的類型（即 JWT ）和所使用的簽名算法，例如 HMAC SHA256 或 RSA。

例如：

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

然後，此 JSON 被 Base64Url 編碼以形成 JWT 的第一部分。

有效載荷

令牌的第二部分是有效負載，其中包含聲明。聲明是有關實體（通常是用戶）和其他數據的聲明。索賠有以下三種類型：註冊的，公共的和私人索賠。

  • 已註冊的權利要求：這些是一組非強制性的但建議使用的預定義權利要求，以提供一組有用的，可互操作的權利要求。其中一些是： iss（發出者）， exp（到期時間）， sub（主題）， aud（受眾）等。

    請注意，聲明名稱僅是三個字符，因為JWT是緊湊的。

  • 公共聲明：使用JWT的人可以隨意定義這些聲明。但是為避免衝突，應在 IANA JSON Web令牌註冊表中定義它們，或將其定義為包含抗衝突名稱空間的URI。

  • 私人索賠：這是創建共享使用它們同意並既不是當事人之間的信息自定義聲明註冊或公眾的權利要求。

有效負載示例可能是：

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

然後，對有效負載進行 Base64Url 編碼，以形成 JSON Web 令牌的第二部分。

請注意，對於已簽名的令牌，此信息儘管可以防止篡改，但任何人都可以讀取。除非將其加密，否則請勿將機密信息放入 JWT 的有效負載或報頭元素中。

簽名

要創建簽名部分，您必須獲取編碼的標頭，編碼的有效載荷，密鑰，標頭中指定的算法，並對其進行簽名。

例如，如果要使用 HMAC SHA256 算法，則將通過以下方式創建簽名：

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

簽名用於驗證消息在整個過程中沒有更改，並且對於使用私鑰進行簽名的令牌，它還可以驗證JWT的發送者是它所說的真實身份。

放在一起

輸出是三個由點分隔的 Base64-URL 字符串，可以在 HTML 和 HTTP 環境中輕鬆傳遞這些字符串，與基於 XML 的標準（例如 SAML）相比，它更緊湊。

下圖顯示了一個 JWT，它已對先前的標頭和有效負載進行了編碼，並用一個密鑰進行了簽名。

如果您想使用JWT並將這些概念付諸實踐，則可以使用 jwt.io Debugger 解碼，驗證和生成 JWT。

JSON Web令牌如何工作？

在身份驗證中，當用戶使用其憑據成功登錄時，將返回 JSON Web 令牌。由於令牌是憑據，因此必須格外小心以防止安全問題。通常，令牌的保留時間不應超過要求的時間。

由於缺乏安全性，您也不應該將敏感的會話數據存儲在瀏覽器中。

每當用戶想要訪問受保護的路由或資源時，用戶代理通常應在 Header 中使用 Authorization 並結合 Bearer 和 JWT 。標頭的內容應如下所示：

Authorization: Bearer <token>

在某些情況下，這可以是無狀態授權機制。服務器的受保護路由將在Authorization標頭中檢查有效的 JWT ，如果存在，則將允許用戶訪問受保護的資源。如果 JWT 包含必要的數據，則可以減少查詢數據庫中某些操作的需求，儘管這種情況並非總是如此。

如果令牌是在Authorization標頭中發送的，則跨域資源共享（CORS）不會成為問題，因為它不使用 cookie。

下圖顯示瞭如何獲取JWT並將其用於訪問API或資源：

  1. 應用程序或客戶端向授權服務器請求授權。這是通過不同的授權流程之一執行的。例如，典型的符合OpenID Connect的 Web應用程序將/oauth/authorize使用授權代碼流通過端點。

  2. 授予授權後，授權服務器會將訪問令牌返回給應用程序。

  3. 應用程序使用訪問令牌來訪問受保護的資源（例如API）。

請注意，使用簽名令牌，令牌或令牌中包含的所有信息都會暴露給用戶或其他方，即使他們無法更改它。這意味著您不應將機密信息放入令牌中。

我們為什麼要使用JSON Web令牌？

讓我們談談與簡單Web令牌（SWT）和安全性聲明標記語言令牌（SAML）相比，JSON Web令牌（JWT）的好處。

由於JSON不如XML冗長，因此在編碼時JSON的大小也較小，從而使JWT比SAML更緊湊。這使得JWT是在HTML和HTTP環境中傳遞的不錯的選擇。

在安全方面，只能使用HMAC算法由共享機密對SWT進行對稱簽名。但是，JWT和SAML令牌可以使用X.509證書形式的公用/專用密鑰對進行簽名。與簽名JSON的簡單性相比，使用XML Digital Signature簽名XML而不引入模糊的安全漏洞是非常困難的。

JSON解析器在大多數編程語言中都很常見，因為它們直接映射到對象。相反，XML沒有自然的文檔到對象映射。與SAML斷言相比，這使使用JWT更加容易。

關於用法，JWT是在Internet規模上使用的。這強調了在多個平台（尤其是移動平台）上對JSON Web令牌進行客戶端處理的簡便性。

編碼的JWT和編碼的SAML的長度比較

如果您想了解有關JSON Web令牌的更多信息，甚至開始使用它們在自己的應用程序中執行身份驗證，請瀏覽到Auth0 上的JSON Web令牌登錄頁面。

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