通用权限验证架构-JWT

28 十一月 2019 zhifeiya 架构技术

什么是jwt？

Json web token (JWT), 是为了在网络应用环境间传递声明而执行的一种基于JSON的开放标准.该token令牌被设计为紧凑且安全的，特别适用于分布式站点的单点登录（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，以便于从资源服务器获取资源，也可以增加一些额外的其它业务逻辑所必须的声明信息，该token令牌也可直接被用于认证，也可被加密。

session传统的验证

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，我们并不能知道是哪个用户发出的请求，所以为了让我们的应用能识别是哪个用户发出的请求，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浏览器，告诉其保存为cookie,以便下次请求时发送给我们的应用，这样我们的应用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得到扩展，随着不同客户端用户的增加，独立的服务器已无法承载更多的用户，而这时候基于session认证应用的问题就会暴露出来.

session认证所显露的问题

1、硬件开销: 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，以方便用户下次请求的鉴别，通常而言session都是保存在内存中，而随着认证用户的增多，服务端的开销会明显增大。

2、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中的话，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，相应的限制了负载均衡器的能力。这也意味着限制了应用的扩展能力。换句话说，如果是服务器集群，或者是跨域的服务导向架构，就要求 session 数据共享，每台服务器都能够读取 session。如果session存储的节点挂了，那么整个服务都会瘫痪，体验相当不好，风险也很高。

3、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。

JWT原理

基于token令牌的鉴权机制类似于http协议也是无状态的，它不需要在服务端去保留用户的认证信息或者会话信息。这就意味着基于token令牌认证机制的应用不需要去考虑用户在哪一台服务器登录了，这就为应用的扩展提供了便利。其原理如图：

JWT组成

JWT是由三段信息构成的，将这三段信息文本用.链接一起就构成了Jwt字符串。形如这样:

xxxxxxxxxxxxxxx.yyyyyyyyyyyyyyyyyyyyy.zzzzzzzzzzzzzzzzzz

第一部分我们称它为头部（header),第二部分我们称其为载荷（payload, 类似于飞机上承载的物品)，第三部分是签证（signature).

1、headre

jwt的头部承载两部分信息：a、声明类型,这里是jwt b、声明加密的算法通常直接使用 HMAC SHA256。

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

2、Payload 有效载荷

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，ss (issuer)：签发人,exp (expiration time)：过期时间,sub (subject)：主题,aud (audience)：受众,nbf (Not Before)：生效时间,iat (Issued At)：签发时间,jti (JWT ID)：编号。

{
  "sub": "1234567890",
  "name": "John Doe",
  "admin": true
}

3、Signature　签名

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：header (base64后的),payload (base64后的),secret。即：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盐secret组合加密，然后就构成了jwt的第三部分。其代码计算方式如：

// javascript
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，形如：

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiYWRtaW4iOnRydWV9.TJVA95OrM7E2cBab30RMHrHDcEfxjoYZgeFONFh7HgQ

示例

到这里，jwt的原理已经说完了，我这里有一个webapi使用jwt权限认证的.netcore程序示例:JwtTestSolu.rar (978.21 kb),运行后可以在postman中进行简单测试,(注意认证方式选择bear token)。

 

 

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