文章目录
- 起源
- cookie和session的区别
- 传统的session认证
- 基于session认证所暴露的问题
- 基于token的鉴权机制
- 传统方式——基于服务器的验证
- 基于服务器验证方式暴露的一些问题
- 基于Token的验证原理
- Tokens的优势
- JWT的构成
- header
- plyload
- Signature
- 总结
json web token（jwt）是为了网络应用环境间传递声明而执行的一种基于JSON的开发标准（RFC7519），该 token被设计为紧凑且安全的，特别适合于分布式站点的单店登录（SSO）场景。
JWT的声明一般被用来在身份提供者和服务提供者间传递被认证的用户身份信息，以便于资源服务器获取资源，也可以增加一些额外的其他业务逻辑所必须的声明信息，该token也可直接被用于认证，也可被加密。
起源
说起JWT，我们应该谈一谈基于token的认证和传统的Session认证的区别。
cookie和session的区别
session是存储服务器端，cookie是存储在客户端，所以session的安全性比cookie高。
获取session里的信息是通过存放在会话cookie里的session id获取的。而session是存放在服务器的内存中里，所以session里的数据不断增加会造成服务器的负担，所以会把很重要的信息存储在session中，而把一些次要东西存储在客户端的cookie里。
cookie确切的说分为两大类：会话cookie和持久化cookie。
- 会话cookie是存放在客户端浏览器的内存中，他的生命周期和浏览器是一致的，当浏览器关闭会话cookie也就消失了
- 持久化cookie是存放在客户端硬盘中，持久化cookie的生命周期是我们在设置cookie时候设置的那个保存时间。
session的信息是通过sessionid获取的，而sessionid是存放在会话cookie当中的，当浏览器关闭的时候会话cookie消失，所以sessionid也就消失了，但是session的信息还存在服务器端，只是查不到所谓的session，但它并不是不存在。所以session在服务器关闭的时候，或者是session过期，又或者调用了invalidate()，再或者是session中的某一条数据消失调用session.removeAttribute()方法，session在通过调用session.getsession()来创建的。
传统的session认证
我们知道，HTTP协议本身是一种无状态的协议，而这就意味着如果用户向我们的应用提供了用户名和密码来进行用户认证，那么下一次请求时，用户还要再一次进行用户认证才行。
因为根据http协议，我们并不能知道是那个用户发送的请求，所以为了让我们的应用能识别是那个用户发出的，我们只能在服务器存储一份用户登录的信息，这份登录信息会在响应时传递给服务器，告诉其保存为cookie，以便下次请求时发送给我们的应用，这样我们就有个就能识别请求来自哪个用户了，这就是传统的基于session认证。
但是这种基于session的认证使应用本身很难的扩展，随着不用客户端的增加，独立的服务器已无法承载更多的用户，而这个时候基于session认证应用的问题就会暴露出来。
基于session认证所暴露的问题
Session：每个用户经过我们的应用认证之后，我们的应用都要在服务端做一次记录，以便用户下次请求的鉴别，通常而言session都是保存在内存中，而随着认证用的增多，服务端的开销会明显增大。
扩展性：用户认证之后，服务端做认证记录，如果认证的记录被保存在内存的话，这意味着用户下次请求还必须要请求在这台服务器上，这样才能拿到授权的资源，这样在分布式的应用上，响应的限制了负载均衡器的能力，也意味着限制了应用的扩展性。
CSRF：因为是基于cookie来进行用户识别的，cookie如果被截获，用户就会很容易受到跨站请求伪造的攻击。
基于token的鉴权机制
以下几点特性会让你在程序中使用基于Token的身份验证
- 无状态、可扩展
- 支持移动设备
- 跨程序调用
- 安全
那些使用基于Token的身份验证的大佬们：大部分你见到过的API和Web应用都使用tokens。例如Facebook, Twitter, Google+, GitHub等。
在介绍基于Token的身份验证的原理与优势之前，不妨先看看之前的认证都是怎么做的。
传统方式——基于服务器的验证
由于 HTTP 协议是无状态的，这种无状态意味着程序需要验证每一次请求，从而辨别客户端的身份。在这之前，程序都是通过在服务端存储登录的用户信息来辨别身份的。这种方式一般都是通过存储 session 来完成，可放在内存或磁盘上。下图说明了基于服务器验证身份的过程：
随着Web，应用程序，已经移动端的兴起，这种验证的方式逐渐暴露出了问题。尤其是在可扩展性方面。
基于服务器验证方式暴露的一些问题
-
Seesions：每次认证用户发起请求时，服务器需要去创建一个记录来存储信息。当越来越多的用户发请求时，内存的开销也会不断增加。 -
可扩展性：由于sessions 存放在服务器内存中，伴随而来的是可扩展性问题。当我们想要增加服务器来解决负载问题时，session 里的关键性信息会限制我们的扩展。 -
CORS (跨域资源共享)：当我们扩展应用程序，让数据能够从不同设备上访问时，跨域资源的共享会是一个让人头疼的问题。在使用 Ajax 抓取另一个域的资源时（移动端访问我们的 API 服务器），可能会出现禁止请求的情况。 -
CSRF (跨站请求伪造)：用户在访问银行网站时，他们很容易受到跨站请求伪造的攻击，并且能够被利用其访问其他的网站。
在这些问题中，可扩展性是最突出的。因此我们有必要去寻求一种更有行之有效的方法。
基于Token的验证原理
基于 Token 的身份验证是无状态的，我们不用将用户信息存在服务器或 Session 中。这种概念解决了在服务端存储信息时的许多问题。没有 session 信息意味着你的程序可以根据需要去增减机器，而不用去担心用户是否登录和已经登录到了哪里。
虽然基于Token的身份验证实现的方式很多，但大致过程如下:
- 用户使用
用户名密码请求服务器 - 服务器进行
验证用户信息 - 程序返回一个
签名的 token给客户端 - 客户端存储token，并在每次请求时附加这个token值
- 服务器验证token，并返回数据
这个token必须要在每次请求时发送给服务器，它应该保存在请求头中，另外，服务器要支持CORS（跨来资源共享）策略，一般我们在服务端这么做就可以了Access_Control_Allow_Origin:*
Tokens的优势
（1）无状态、可扩展
在客户端存储的 token 是无状态的，并且能够被扩展。基于这种无状态和不存储Session信息，负载均衡服务器 能够将用户的请求传递到任何一台服务器上，因为服务器与用户信息没有关联。相反在传统方式中，我们必须将请求发送到一台存储了该用户 session 的服务器上（称为Session亲和性），因此当用户量大时，可能会造成 一些拥堵。使用 token 完美解决了此问题。
（2）安全性
请求中发送 token 而不是 cookie，这能够防止 CSRF(跨站请求伪造) 攻击。即使在客户端使用 cookie 存储 token，cookie 也仅仅是一个存储机制而不是用于认证。另外，由于没有 session，让我们少我们不必再进行基于 session 的操作。
Token 是有时效的，一段时间之后用户需要重新验证。我们也不一定需要等到token自动失效，token有撤回的操作，通过 token revocataion可以使一个特定的 token 或是一组有相同认证的 token 无效。
（3）可扩展性
使用 Tokens 能够与其它应用共享权限。例如，能将一个博客帐号和自己的QQ号关联起来。当通过一个 第三方平台登录QQ时，我们可以将一个博客发到QQ平台中。
使用 token，可以给第三方应用程序提供自定义的权限限制。当用户想让一个第三方应用程序访问它们的数据时，我们可以通过建立自己的API，给出具有特殊权限的tokens。
（4）多平台与跨域
我们已经讨论了CORS (跨域资源共享)。当我们的应用和服务不断扩大的时候，我们可能需要通过多种不同平台或其他应用来接入我们的服务。
可以让我们的API只提供数据，我们也可以从CDN提供服务（Having our API just serve data, we can also make the design choice to serve assets from a CDN.）。 在为我们的应用程序做了如下简单的配置之后，就可以消除 CORS 带来的问题。只要用户有一个通过了验证的token，数据和资源就能够在任何域上被请求到。
Access-Control-Allow-Origin: *（5）基于标准
有几种不同方式来创建 token。最常用的标准就是 JSON Web Tokens。很多语言都支持它。
JWT的构成
JWT是由三部分构成，将这三段信息文本用链接构成了JWT字符串。就像这样
eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJVc2VySWQiOjEyMywiVXNlck5hbWUiOiJhZG1pbiJ9.Qjw1epD5P6p4Yy2yju3-fkq28PddznqRj3ESfALQy_U第一部分我们称它为头部（header）第二部分我们称其为载荷（payload，类似飞机上承载的物品），第三部分是签证（signature）
header
JWT的头部承载的两部分信息：
- 声明类型，这里是jwt
- 声明加密的算法，通常直接使用HMAC SHA256
完整的头部就像下面这样的JSON
{
'typ':'JWT',
'alg':'HS256'
}然后将头部进行base64加密（该加密是可以对称加密的），构成了第一部分
eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9plyload
载荷就是存放有效信息的地方。这个名字像是特指飞机上承载的货物，这些有效信息包含三个部分
- 标准中注册的声明
- 公共的声明
- 私有的声明
标注重注册的声明（建议不强制使用）
- iss：jwt签发者
- sub：jwt所面向的用户
- aub：接收jwt的一方
- exp：jwt的过期时间，这个过期时间必须大于签发时间
- 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的唯一身份表示，主要用来作为一次性token，从而回避重防攻击
-
公共的声明：
公共的声明可以添加任何的信息，一般添加用户的相关信息或其他业务需要的必要信息，但不建议添加敏感信息，因为该部分在客户端可解密； -
私有的声明：
私有的声明是提供者和消费者功能定义的声明，一般不建议存放敏感信息，因为base64是对称解密的，意味着该部分信息可以归类为明文信息。
定义一个payload
{
"sub": "1234567890",
"name": "John Doe",
"admin": true
}然后将其base64 解密，得到jwt的一部分
eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiYWRtaW4iOnRydWV9Signature
jwt的第三部分是一个签证信息，这个签证信息由三部分组成：
- hrader（base64后的）
- payload（base64后的）
- secred
这个部分需要base64加密后的header和base64加密后的payload使用“.”连接组成的字符串，然后通过header中声明的加密方式进行加secret组合加密，然后就构成了jwt的第三部分
var encodedString = base64UrlEncode(header) + '.' + base64UrlEncode(payload);
var signature = HMACSHA256(encodedString, 'secret'); // TJVA95OrM7E2cBab30RMHrHDcEfxjoYZgeFONFh7HgQ将这三部分用“.”连接成一个完整的字符串，构成了最终的jwt：
eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiYWRtaW4iOnRydWV9.TJVA95OrM7E2cBab30RMHrHDcEfxjoYZgeFONFh7HgQ注意：secret是保存在服务端的，jwt的签发也是在服务端的，secret就是用来进行jwt的签发和jwt的验证，所以它就是你服务端的死要，在任何场景不应该流露出去，议案客户端得知这个secret，那就意味着客户端可以自我签发jwt了
应用
一般是在请求头里加入Authorization，并加上Bearer标注:
fetch('api/user/1', {
headers: {
'Authorization': 'Bearer ' + token
}
})服务端在验证token，如果验证通过就会返回相应的资源，真个流程就是这样：
在这里插入图片描述
总结
- 优点：
- 应为json的通用型，所以jwt是可以跨语言支持的，像c#，javaScript，NodeJS，PHP等许多语言都可以使用。
- 因为有了payload部分，所以jwt可以在自身存储一些其他业务逻辑所必须的非敏感信息
- 便于传输，jwt的构成非常简单，字节占用很小，所以它是非常便于传输的。
- 它不需要在服务端保存回话信息，所以它易于应用的扩展
- 安全相关
- 不应该在jwt的payload部分存储敏感信息，因为该部分是客户端可加密的部分。
- 保护好secrst私钥，该私钥非常重要。
- 如果可以，请使用http协议。
留下足迹！！！
- 11.9 补充了 token的一些内容
