JWT的数据结构
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JWT 的原理
服务器认证以后,生成一个 JSON 对象,发回给用户,就像下面这样。
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{ "姓名": "张三", "角色": "管理员" } |
以后,用户与服务端通信的时候,都要发回这个 JSON 对象。服务器完全只靠这个对象认定用户身份。为了防止用户篡改数据,服务器在生成这个对象的时候,会加上签名(详见后文)。
服务器就不保存任何 session 数据了,也就是说,服务器变成无状态了,从而比较容易实现扩展。
JWT 的数据结构
实际的 JWT 大概就像下面这样。
它是一个很长的字符串,中间用点(.
)分隔成三个部分。注意,JWT 内部是没有换行的,这里只是为了便于展示,将它写成了几行。
JWT 的三个部分依次如下。
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Header(头部)Payload(负载)Signature(签名) |
写成一行,就是下面的样子。
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Header.Payload.Signature |
下面依次介绍这三个部分。
Header
Header 部分是一个 JSON 对象,描述 JWT 的元数据,通常是下面的样子。
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{ "alg": "HS256", "typ": "JWT" } |
上面代码中,alg
属性表示签名的算法(algorithm),默认是 HMAC SHA256(写成 HS256);typ
属性表示这个令牌(token)的类型(type),JWT 令牌统一写为JWT
。
最后,将上面的 JSON 对象使用 Base64URL 算法(详见后文)转成字符串。
Payload
Payload 部分也是一个 JSON 对象,用来存放实际需要传递的数据。JWT 规定了7个官方字段,供选用。
- iss (issuer):签发者
- exp (expiration time):过期时间
- sub (subject):主题
- aud (audience):受众,接收jwt的一方
- nbf (Not Before):生效时间,定义在什么时间之前,该jwt都是不可用的。
- iat (Issued At):签发时间
- jti (JWT ID):编号
除了官方字段,你还可以在这个部分定义私有字段,下面就是一个例子。
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{ "sub": "1234567890", "name": "John Doe", "admin": true } |
注意,JWT 默认是不加密的,任何人都可以读到,所以不要把秘密信息放在这个部分。
这个 JSON 对象也要使用 Base64URL 算法转成字符串。
Signature
Signature 部分是对前两部分的签名,防止数据篡改。
首先,需要指定一个密钥(secret)。这个密钥只有服务器才知道,不能泄露给用户。然后,使用 Header 里面指定的签名算法(默认是 HMAC SHA256),按照下面的公式产生签名。
HMACSHA256(base64UrlEncode(header) + “.” + base64UrlEncode(payload), secret)
算出签名以后,把 Header、Payload、Signature 三个部分拼成一个字符串,每个部分之间用”点”(.
)分隔,就可以返回给用户。
Base64URL
前面提到,Header 和 Payload 串型化的算法是 Base64URL。这个算法跟 Base64 算法基本类似,但有一些小的不同。
JWT 作为一个令牌(token),有些场合可能会放到 URL(比如 api.example.com/?token=xxx)。Base64 有三个字符+
、/
和=
,在 URL 里面有特殊含义,所以要被替换掉:=
被省略、+
替换成-
,/
替换成_
。这就是 Base64URL 算法。
完整的JWT
JWT格式的输出是以.
分隔的三段Base64编码,与SAML等基于XML的标准相比,JWT在HTTP和HTML环境中更容易传递。
下列的JWT展示了一个完整的JWT格式,它拼接了之前的Header, Payload以及秘钥签名:
如果你想把刚才我们说的概念做一个实践,你可以使用官方网站提供的小工具去调试
文章作者 袁平
上次更新 2018-11-18