JSON Web Token（JWT）是目前最流行的跨域身份驗證解決方案督禽。蟲蟲今天給大家介紹JWT的原理和用法唇牧。
1.跨域身份驗證
Internet服務無法與用戶身份驗證分開广恢。一般過程如下鸠姨。
1.用戶向服務器發(fā)送用戶名和密碼菩颖。
2.驗證服務器后噪珊，相關數據（如用戶角色谤职，登錄時間等）將保存在當前會話中饰豺。
3.服務器向用戶返回session_id，session信息都會寫入到用戶的Cookie允蜈。
4.用戶的每個后續(xù)請求都將通過在Cookie中取出session_id傳給服務器冤吨。
5.服務器收到session_id并對比之前保存的數據，確認用戶的身份饶套。
這種模式最大的問題是漩蟆，沒有分布式架構，無法支持橫向擴展妓蛮。如果使用一個服務器怠李，該模式完全沒有問題。但是蛤克，如果它是服務器群集或面向服務的跨域體系結構的話捺癞，則需要一個統(tǒng)一的session數據庫庫來保存會話數據實現共享，這樣負載均衡下的每個服務器才可以正確的驗證用戶身份构挤。
例如蟲蟲舉一個實際中常見的單點登陸的需求：站點A和站點B提供同一公司的相關服務∷杞椋現在要求用戶只需要登錄其中一個網站，然后它就會自動登錄到另一個網站筋现。怎么做唐础？
一種解決方案是聽過持久化session數據，寫入數據庫或文件持久層等夫否。收到請求后彻犁，驗證服務從持久層請求數據叫胁。該解決方案的優(yōu)點在于架構清晰凰慈，而缺點是架構修改比較費勁，整個服務的驗證邏輯層都需要重寫驼鹅，工作量相對較大微谓。而且由于依賴于持久層的數據庫或者問題系統(tǒng)，會有單點風險输钩，如果持久層失敗豺型，整個認證體系都會掛掉。
本文蟲蟲給大家介紹另外一種靈活的解決方案买乃，通過客戶端保存數據姻氨，而服務器根本不保存會話數據，每個請求都被發(fā)送回服務器剪验。 JWT是這種解決方案的代表肴焊。
2. JWT的原則
JWT的原則是在服務器身份驗證之后前联，將生成一個JSON對象并將其發(fā)送回用戶，如下所示娶眷。
{
"UserName": "Chongchong",
"Role": "Admin",
"Expire": "2018-08-08 20:15:56"
}
之后似嗤，當用戶與服務器通信時，客戶在請求中發(fā)回JSON對象届宠。服務器僅依賴于這個JSON對象來標識用戶烁落。為了防止用戶篡改數據，服務器將在生成對象時添加簽名（有關詳細信息豌注，請參閱下文）伤塌。
服務器不保存任何會話數據，即服務器變?yōu)闊o狀態(tài)轧铁，使其更容易擴展寸谜。
3. JWT的數據結構
典型的，一個JWT看起來如下圖属桦。
改對象為一個很長的字符串熊痴，字符之間通過"."分隔符分為三個子串。注意JWT對象為一個長字串聂宾，各字串之間也沒有換行符果善，此處為了演示需要，我們特意分行并用不同顏色表示了系谐。每一個子串表示了一個功能塊巾陕，總共有以下三個部分：
JWT的三個部分如下。JWT頭纪他、有效載荷和簽名鄙煤，將它們寫成一行如下。
我們將在下面介紹這三個部分茶袒。
3.1 JWT頭
JWT頭部分是一個描述JWT元數據的JSON對象梯刚，通常如下所示。
{
"alg": "HS256",
"typ": "JWT"
}
在上面的代碼中薪寓，alg屬性表示簽名使用的算法亡资，默認為HMAC SHA256（寫為HS256）；typ屬性表示令牌的類型向叉，JWT令牌統(tǒng)一寫為JWT锥腻。
最后，使用Base64 URL算法將上述JSON對象轉換為字符串保存母谎。
3.2 有效載荷
有效載荷部分瘦黑，是JWT的主體內容部分，也是一個JSON對象，包含需要傳遞的數據幸斥。 JWT指定七個默認字段供選擇存崖。
iss：發(fā)行人
exp：到期時間
sub：主題
aud：用戶
nbf：在此之前不可用
iat：發(fā)布時間
jti：JWT ID用于標識該JWT
除以上默認字段外，我們還可以自定義私有字段睡毒，如下例：
{
"sub": "1234567890",
"name": "chongchong",
"admin": true
}
請注意来惧，默認情況下JWT是未加密的，任何人都可以解讀其內容演顾，因此不要構建隱私信息字段供搀，存放保密信息，以防止信息泄露钠至。
JSON對象也使用Base64 URL算法轉換為字符串保存葛虐。
3.3簽名哈希
簽名哈希部分是對上面兩部分數據簽名，通過指定的算法生成哈希棉钧，以確保數據不會被篡改屿脐。
首先，需要指定一個密碼（secret）宪卿。該密碼僅僅為保存在服務器中的诵，并且不能向用戶公開。然后佑钾，使用標頭中指定的簽名算法（默認情況下為HMAC SHA256）根據以下公式生成簽名西疤。
HMACSHA256(base64UrlEncode(header) + "." + base64UrlEncode(payload),
secret)
在計算出簽名哈希后，JWT頭休溶，有效載荷和簽名哈希的三個部分組合成一個字符串代赁，每個部分用"."分隔，就構成整個JWT對象兽掰。
3.4 Base64URL算法
如前所述芭碍，JWT頭和有效載荷序列化的算法都用到了Base64URL。該算法和常見Base64算法類似孽尽，稍有差別窖壕。
作為令牌的JWT可以放在URL中（例如api.example/?token=xxx）。 Base64中用的三個字符是"+"泻云，"/"和"="艇拍，由于在URL中有特殊含義，因此Base64URL中對他們做了替換："="去掉宠纯，"+"用"-"替換，"/"用"_"替換层释，這就是Base64URL算法婆瓜，很簡單把。
4. JWT的用法
客戶端接收服務器返回的JWT，將其存儲在Cookie或localStorage中廉白。
此后个初，客戶端將在與服務器交互中都會帶JWT。如果將它存儲在Cookie中猴蹂，就可以自動發(fā)送院溺，但是不會跨域，因此一般是將它放入HTTP請求的Header Authorization字段中磅轻。
Authorization: Bearer
當跨域時珍逸，也可以將JWT被放置于POST請求的數據主體中。
5. JWT問題和趨勢
1聋溜、JWT默認不加密谆膳，但可以加密。生成原始令牌后撮躁，可以使用改令牌再次對其進行加密漱病。
2、當JWT未加密方法是把曼，一些私密數據無法通過JWT傳輸杨帽。
3、JWT不僅可用于認證嗤军，還可用于信息交換睦尽。善用JWT有助于減少服務器請求數據庫的次數。
4型雳、JWT的最大缺點是服務器不保存會話狀態(tài)当凡，所以在使用期間不可能取消令牌或更改令牌的權限。也就是說纠俭，一旦JWT簽發(fā)沿量，在有效期內將會一直有效。
5冤荆、JWT本身包含認證信息朴则，因此一旦信息泄露，任何人都可以獲得令牌的所有權限钓简。為了減少盜用乌妒，JWT的有效期不宜設置太長。對于某些重要操作外邓，用戶在使用時應該每次都進行進行身份驗證撤蚊。
6、為了減少盜用和竊取损话，JWT不建議使用HTTP協議來傳輸代碼侦啸，而是使用加密的HTTPS協議進行傳輸槽唾。
