JWT究竟是什么呢?

不念不忘少年蓝@ 2022-05-16 02:21 459阅读 0赞

**译者按**：如果你还在使用session验证用户的话，是时候了解一下JWT了！

*  原文：[What the heck is JWT anyway?][What the heck is JWT anyway]
 *  译者：[Fundebug][]

**为了保证可读性，本文采用意译而非直译。另外，本文版权归原作者所有，翻译仅用于学习。**

**JWT（JSON Web Token）**究竟是什么呢？它有什么用？这篇文章将为你揭开谜底。

首先，我们不妨看一下**IETF(Internet Engineering Task Force)**对JWT的[权威定义][Link 1]：

> JSON Web Token (JWT) is a compact, URL-safe means of representing claims to be transferred between two parties. The claims in a JWT are encoded as a JSON object that is used as the payload of a JSON Web Signature (JWS) structure or as the plaintext of a JSON Web Encryption (JWE) structure, enabling the claims to be digitally signed or integrity protected with a Message Authentication Code (MAC) and/or encrypted.

**啊！什么鬼?!** 水平有限，这样的定义我就不翻译了…

简单地说，JWT是一个字符串，我们在发起网络请求时，将其放在header或者url中，这样可以保证传递的数据被篡改时能被我们发现，保证安全性。

示例xxxxx.yyyyy.zzzzz即为JWT：

http://www.example.com/private/?token=xxxxx.yyyyy.zzzzz

小伙伴应该注意到了，JWT由3部分组成，使用两个点区分。如下：

header.payload.signature

那么，header, payload和signature分别指的是什么呢？ \#\#\# Header header所表示的JSON对象通常由2个部分组成：token的类型，即”JWT”; token所采用的hash算法，例如HMAC SHA256或者RSA。

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

然后，这个JSON对象采用Base64Url编码变成字符串，作为JWT的第一部分。

var header = {
        alg: 'HS256',
        typ: 'JWT'
    };
    
    // 将JSON对象使用base64编码为字符串
    var encoded_header = Buffer.from(JSON.stringify(header)).toString('base64');
    console.log(encoded_header); // 打印: eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9
    
    // 将base64编码的字符串解析为JSON对象
    var decoded_header = JSON.parse(Buffer.from(encoded_header, 'base64').toString());
    console.log(decoded_header); // 打印: { alg: 'HS256', typ: 'JWT' }

*  可知，header只是进行了编码，而非加密，其过程是可逆的。 \#\#\# Payload payload为JWT的第二部分，其JSON对象包含一系列键值对(key/value)。其中，有些预定义键有特殊含义，比如iat、exp等，iat表示JWT生成的实际，而exp代表JWT过期的时间。开发者可以使用其他非预定义的键用于传输数据。

{
       "exp": "2100-01-01",
       "message": "Hello, Fundebug!"
    }

然后，这个JSON对象采用Base64Url编码变成字符串，作为JWT的第二部分。

var payload = {
        exp: '2100-01-01',
        message: 'Hello, Fundebug!'
    }
    
    // 将JSON对象使用base64编码为字符串
    var encoded_payload = Buffer.from(JSON.stringify(payload)).toString('base64');
    console.log(encoded_payload); // 打印: eyJleHAiOiIyMTAwLTAxLTAxIiwibWVzc2FnZSI6IkhlbGxvLCBGdW5kZWJ1ZyEifQ==
    
    // 将base64编码的字符串解析为JSON对象
    var decoded_payload = JSON.parse(Buffer.from(encoded_payload, 'base64').toString());
    console.log(decoded_payload); // 打印: { exp: '2100-01-01', message: 'Hello, Fundebug!' }

\*\*特别注意\*\*，payload只是进行了编码，而非加密，其过程是可逆的。因此，JWT绝不是用来进行加密通信的。 \#\#\# Signature signatrue，即签名，是JWT的第三部分。它由编码的header和payload，使用用户指定的密钥secret，采用header中指定的哈希算法生成。Node.js自带的\[Crypto\](https://nodejs.org/api/crypto.html)可以来演示signatrue是如何生成的：

var header = {
        alg: 'HS256',
        typ: 'JWT'
    };
    
    // 使用base64编码header
    var encoded_header = Buffer.from(JSON.stringify(header)).toString('base64');
    
    
    var payload = {
        exp: '2100-01-01',
        message: 'Hello, Fundebug!'
    }
    
    // 使用base64编码pyload
    var encoded_payload = Buffer.from(JSON.stringify(payload)).toString('base64');
    
    
    const crypto = require('crypto');
    var secret = '$T697UaW6QTWsw}rrt%*P6)ia';
    
    // 生成签名signature
    var signature = crypto.createHmac('sha256', secret).update(encoded_header + '.' + encoded_payload).digest('base64');
    console.log(signature); // 打印: JiOyrHVgyTTSts6mYQpChRHO7J2/hNU4dOYkgeLthKE=

signature是根据payload生成的，两者是一一对应的，这样可以保证payload的数据不被篡改，除非密钥secret泄漏。 最终生成的JWT为：

var token = `${encoded_header}.${encoded_payload}.${signature}`;
    console.log(token) // 打印: eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJleHAiOiIyMTAwLTAxLTAxIiwibWVzc2FnZSI6IkhlbGxvLCBGdW5kZWJ1ZyEifQ==.JiOyrHVgyTTSts6mYQpChRHO7J2/hNU4dOYkgeLthKE=

当收到JWT时，可以采用同样的算法和密钥生成签名signature，如果一致，说明数据没有被篡改。

很重要一点在于，JWT是用于验证而非加密，任何人即使没有密钥secret，header与payload中的数据都是可以获取的。

使用[jwt.io][]，可以进行JWT的编码、解码和验证：

![这里写图片描述][70]

[What the heck is JWT anyway]: https://dev.to/siwalik/what-the-heck-is-jwt-anyway--47hg
[Fundebug]: https://www.fundebug.com/
[Link 1]: https://tools.ietf.org/html/rfc7519
[jwt.io]: https://jwt.io/
[70]: /images/20220516/292538625bb84791a3c2956c4b2efa0c.png