大家好，我是飘渺。

随着移动互联网的兴起，传统基于session/cookie的web网站认证方式转变为了基于OAuth2等开放授权协议的单点登录模式（SSO），相应的基于服务器session+浏览器cookie的Auth手段也发生了转变，Json Web Token出现成为了当前的热门的Token Auth机制。

Json Web Token(JWT)

JSON Web Token（JWT）是一个非常轻巧的规范。这个规范允许我们使用JWT在两个组织之间传递安全可靠的信息。

官方定义:JSON Web Token (JWT) is a compact URL-safe means of representing claims to be transferred between two parties

JWT，JWS，JWE，傻傻分不清楚！_Web

现在网上大多数介绍 JWT 的文章实际介绍的都是 JWS(JSON Web Signature)，也往往导致了人们对于JWT的误解，但是JWT并不等于JWS，JWS只是JWT的一种实现，除了JWS外，JWE(JSON Web Encryption) 也是JWT的一种实现。


下面就来详细介绍一下JWT与JWE的两种实现方式：

JWT，JWS，JWE，傻傻分不清楚！_Web_02

JSON Web Signature(JWS)

JSON Web Signature是一个有着简单的统一表达形式的字符串：xxxxx.yyyyy.zzzzz

JWT，JWS，JWE，傻傻分不清楚！_数据_03

头部（Header）

头部用于描述关于该JWT的最基本的信息，例如其类型以及签名所用的算法等。

JSON内容要经Base64 编码生成字符串成为Header。xxxxx = base64UrlEncode(header)

载荷（PayLoad）

payload的五个字段都是由JWT的标准所定义的。

  1. iss: 该JWT的签发者
  2. sub: 该JWT所面向的用户
  3. aud: 接收该JWT的一方
  4. exp(expires): 什么时候过期，这里是一个Unix时间戳
  5. iat(issued at): 在什么时候签发的

后面的信息可以按需补充。

JSON内容要经Base64 编码生成字符串成为PayLoad。yyyyy = base64UrlEncode(payload)

签名（signature）

这个部分header与payload通过header中声明的加密方式，使用密钥secret也就是常说的 JWK 进行加密，生成签名。

JWT的签名算法常见的有三种：

  • 对称加密HMAC【哈希消息验证码】：HS256/HS384/HS512
  • 非对称加密RSASSA【RSA签名算法】（RS256/RS384/RS512）
  • ECDSA【椭圆曲线数据签名算法】（ES256/ES384/ES512）

zzzzz = HMAC(base64UrlEncode(header) + "." + base64UrlEncode(payload), secret)

当验证签名的时候，利用公钥或者密钥来解密Sign，和 base64UrlEncode(header) + “.” + base64UrlEncode(payload) 的内容完全一样的时候，表示验证通过。

JWS的主要目的是JWT保证了数据在传输过程中不被修改，验证数据的完整性。但由于仅采用Base64对消息内容编码，因此不保证数据的不可泄露性。所以不适合用于传输敏感数据。

JSON Web Encryption(JWE)

相对于JWS，JWE则同时保证了安全性与数据完整性。

JWE 和 JWS的公钥私钥方案不相同，JWS中，私钥持有者加密令牌，公钥持有者验证令牌。而JWE中，私钥一方应该是唯一可以解密令牌的一方。

JWE由五部分组成：

JWT，JWS，JWE，傻傻分不清楚！_JSON_04

  • The protected header，类似于JWS的头部；
  • The encrypted key，用于加密密文和其他加密数据的对称密钥；
  • The initialization vector，初始IV值，有些加密方式需要额外的或者随机的数据；
  • The encrypted data (cipher text)，密文数据；
  • The authentication tag，由算法产生的附加数据，来防止密文被篡改。

具体生成步骤为：

  1. JOSE含义与JWS头部相同。
  2. 生成一个随机的Content Encryption Key （CEK）。
  3. 使用RSAES-OAEP 加密算法，用公钥加密CEK，生成JWE Encrypted Key。
  4. 生成JWE初始化向量。
  5. 使用AES GCM加密算法对明文部分进行加密生成密文Ciphertext,算法会随之生成一个128位的认证标记Authentication Tag。
  6. 对五个部分分别进行base64编码。

可见，JWE的计算过程相对繁琐，不够轻量级，因此适合与数据传输而非token认证，但该协议也足够安全可靠，用简短字符串描述了传输内容，兼顾数据的安全性与完整性。