JWT一篇通

JWT 是什么？

JWT（JSON Web Token）是一种开放的标准，标准的编号是RFC7591。用于在不同实体之间安全地传输信息。它是基于 JSON 编码的令牌。

JWT 的组成

JWT由三个部分组成：头部（Header）、载荷（Payload）和签名（Signature）。

1. 头部（Header）包含了令牌的类型（typ）和所使用的签名算法（alg），通常使用 Base64 编码表示。示例如下：

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

2. 载荷（Payload）是令牌的主要信息存储部分，包含了各种声明（claims），用于表示关于实体（用户、设备或其他主体）和其他补充数据的信息。载荷可以包含标准声明（例如：iss，sub，exp，nbf，iat，aud 等），也可以包含自定义声明。载荷同样会被进行 Base64 编码表示，并传输在令牌中。示例如下：

{
  "sub": "myapp",
  "name": "oscar",
  "role": "admin"
}

3. 签名（Signature）是使用密钥对头部和载荷进行签名的哈希值，以确保令牌不会被篡改。签名通常使用头部中指定的算法（例如：HMAC、RSA 等）和密钥来生成，并以字符串形式附加在令牌的末尾。签名验证可以用于验证令牌的完整性和真实性。

以Java语言产生JWT的过程来看，步骤如下：

1. 产生头部的Base64编码串

   String header = "{"alg":"HS256","typ":"JWT"}";
   String encodedHeader = Base64.getEncoder().encodeToString(header.getBytes());

2. 产生载体的Base64编码串

    	String payload = "{\"sub\":\"myapp\",\"name\":\"oscar\"}";
    	String encodedPayload = Base64.getEncoder().encodeToString(payload.getBytes());
   

3. 使用点号. 连接头部和载体之后， 再使用签名算法进行签名， 将签名后的内容附加在整个字符串的后面

    	Key secretKey = Keys.secretKeyFor(SignatureAlgorithm.HS256);
    	String concatenated = encodedHeader + '.' + encodedPayload;
   
    	Mac sha256_HMAC = Mac.getInstance("HmacSHA256");
    	sha256_HMAC.init(secretKey);
    	byte[] signature = sha256_HMAC.doFinal(concatenated.getBytes("utf-8"));
    	String compact = concatenated + '.' + Base64.getEncoder().encodeToString(signature);
   

产生后得到的完整字符串如下：

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiJteWFwcCIsIm5hbWUiOiJvc2NhciJ9.5z6NoiF7MR999wOPn2NU6HnyPODx66qm5yRT+n8pNHs=

通过 https://base64.us/ 解码之后获取的内容如下图：

从上面可以看出， JWT的令牌就是一串字符串。

JWT 的作用

JWT 适用于在网络请求中传输身份验证和授权信息，常用于构建无状态（stateless）的身份验证和访问控制机制。客户端在接收到令牌后，可以通过对令牌进行解码和验证来验证其有效性，并使用其中的信息进行授权和身份验证。

总结起来，JWT 是一种使用 JSON 编码的安全令牌，由头部、载荷和签名部分组成，可用于在实体之间传递信息和验证身份。它提供了一种简单、可扩展和自包含的机制，用于处理身份验证和授权 相关的任务。

JWT也经常用于单点登录， 就是用户登录A系统之后，产生一个令牌， 之后访问其他系统都带上这个 Token，进而可以访问B，C，D等系统。

JWT优缺点

1. 基于JSON，方便解析
2. 可以在令牌中定义丰富的内容，易于扩展
3. 通过非对称加密和数字签名，防篡改，安全性高
4. 资源服务使用JWT就可以完成授权，不需要依赖授权服务器

缺点：

• JWT令牌较长， 占用较多的存储空间。

JWT的加密解密

JWT 的加密和解密通常涉及到以下三个步骤：

1. 创建 JWT：

   创建 JWT 需要准备三个部分：头部（Header）、载荷（Payload）和签名（Signature）。在创建 JWT 时，首先将头部和载荷进行 Base64 编码，并将这两个编码后的字符串用点号连接起来形成 JWT 的第一部分。接着，使用密钥和指定的签名算法对前面的字符串进行签名，生成签名字符串，并与前面的字符串用点号连接起来形成 JWT 的最终形式。

2. 验证 JWT：

   验证 JWT 的过程通常包括以下几个步骤：首先，对 JWT 中的头部和载荷部分进行Base64解码，提取其所包含的信息。接下来，用与创建 JWT 相同的算法和密钥，对头部和载荷部分计算签名。最后，将计算得出的签名字符串与 JWT 中的签名部分进行比较。如果两者相等，则表明 JWT 未被篡改过，可以被信任。

3. 解码 JWT：

   如果需要查看 JWT 中包含的数据，可以对 JWT 的第一部分进行 Base64 解码，以得到头部和载荷的信息。解码后的结果通常为 JSON 格式的字符串，可以通过相应的 JSON 解析库将其转换为对象。

需要注意的是，JWT 中的头部和载荷信息并没有加密，只进行了 Base64 编码。因此，这些信息可以被轻易地获取。为了保护数据的机密性，通常会使用加密算法加密载荷部分，即将其转换为 JWE（JSON Web Encryption）格式。JWE 提供了一种标准化的加密方式，以保护 JWT 中的敏感信息。加密 JWE 包括头部、密钥和加密后的密文等部分，需要使用相应的算法和密钥来进行解密。

总的来说，JWT 的加密和解密通常包括创建 JWT、验证 JWT 和解码 JWT 等步骤。其中，验证 JWT 可以用于验证 JWT 是否被篡改过，以保证 JWT 的完整性和可信度。而将载荷部分加密则可以保护 JWT 中的敏感信息，提高 JWT 的机密性。

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