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JWTJSON Web Token是一种基于 JSON 格式的轻量级令牌token协议它被广泛应用于网络应用程序的身份验证和授权。相较于传统的 session-based 认证机制JWT 具有更好的扩展性和互操作性同时也更安全可靠。
JWT 的结构由三部分组成头部header、载荷payload和签名signature。头部和载荷使用 Base64 编码后通过点号.连接成为一个字符串这个字符串就是 JWT 的第一部分。签名由头部、载荷和一个密钥secret使用特定的算法计算得出用于验证 JWT 的合法性。
头部部分包含了 JWT 的元数据信息例如使用的加密算法、类型等等。载荷部分则是 JWT 所要传递的信息可以是任何 JSON 格式的数据。常见的 payload 包含用户 ID、角色、过期时间等等。签名部分则是为了防止 JWT 被篡改使用了一个密钥对头部和载荷进行签名生成的字符串。
JWT 的优点在于它可以跨越多个域名和多个平台使得身份验证和授权变得更加简单和安全。在使用 JWT 进行身份验证时服务端在用户登录成功后将用户 ID、用户名等信息加密成为 JWT 并发送给客户端客户端在接下来的每个请求中都将 JWT 作为认证信息发送给服务端。服务端在接收到请求后通过验证 JWT 的签名和有效期判断该请求是否合法。 JWT数据组成图
除了上文提到的优点JWT 还具有以下特点
无状态
JWT 不需要在服务端存储任何状态客户端可以携带 JWT 来访问服务端从而使服务端变得无状态。这样服务端就可以更轻松地实现扩展和负载均衡。
可自定义
JWT 的载荷部分可以自定义可以存储任何 JSON 格式的数据。这意味着我们可以使用 JWT 来实现一些自定义的功能例如存储用户喜好、配置信息等等。
可扩展性强
JWT 有一套标准规范因此很容易在不同平台和语言之间共享和解析。此外开发人员还可以通过自定义扩展声明claims来实现更加灵活的功能。
可调试性好
由于 JWT 的内容是以 Base64 编码后的字符串形式存在的因此非常容易进行调试和分析。
然而JWT 也存在一些缺点和注意事项
安全性取决于密钥管理
JWT 的安全性取决于密钥的管理。如果密钥被泄露或者被不当管理那么 JWT 将会受到攻击。因此在使用 JWT 时一定要注意密钥的管理包括生成、存储、更新、分发等等。
无法撤销令牌
由于 JWT 是无状态的一旦 JWT 被签发就无法撤销。如果用户在使用 JWT 认证期间被注销或禁用那么服务端就无法阻止该用户继续使用之前签发的 JWT。因此开发人员需要设计额外的机制来撤销 JWT例如使用黑名单或者设置短期有效期等等。
需要传输到客户端
由于 JWT 包含了用户信息和授权信息因此 JWT 需要传输到客户端。这意味着 JWT 有被攻击者窃取的风险因此开发人员需要采取措施来保护 JWT例如使用 HTTPS、设置短期有效期等等。
载荷大小有限制
由于 JWT 需要传输到客户端因此载荷大小也有限制。一般来说载荷大小不应该超过 1KB否则会影响性能。
在实际开发中JWT 的使用场景非常广泛。下面是一些常见的场景
Web 应用程序Web 应用程序是 JWT 最常见的使用场景之一。开发人员可以将 JWT 作为用户认证和授权的机制从而实现无状态的身份验证和授权。移动应用程序移动应用程序通常需要访问多个 API因此 JWT 可以作为移动应用程序的身份验证和授权机制。开发人员可以使用 JWT 来实现单点登录和授权从而提高应用程序的性能和安全性。IoT 设备IoT 设备通常需要进行身份验证和授权以保护设备和数据的安全。JWT 可以作为 IoT 设备的身份验证和授权机制从而实现设备间的安全通信。微服务架构微服务架构通常由多个服务组成因此需要实现服务间的安全通信和授权。JWT 可以作为微服务架构的身份验证和授权机制从而实现服务间的安全通信和授权。 JWT用户认证流程图
最后总结一下 JWT 的优点和缺点
优点
无状态JWT 本身不需要存储在服务器上因此可以实现无状态的身份验证和授权。可扩展性JWT 的载荷可以自定义因此可以根据需求添加任意信息。可靠性JWT 使用数字签名来保证安全性因此具有可靠性。跨平台性JWT 支持多种编程语言和操作系统因此具有跨平台性。高效性由于 JWT 不需要查询数据库因此具有高效性。
缺点
安全性取决于密钥管理JWT 的安全性取决于密钥的管理如果密钥被泄露或者被不当管理那么 JWT 将会受到攻击。无法撤销令牌由于 JWT 是无状态的一旦 JWT 被签发就无法撤销。需要传输到客户端由于 JWT 包含了用户信息和授权信息因此 JWT 需要传输到客户端这意味着 JWT 有被攻击者窃取的风险。载荷大小有限制由于 JWT 需要传输到客户端因此载荷大小也有限制。
总之JWT 是一种简单、安全、可靠、高效的身份验证和授权机制。开发人员可以根据具体需求选择是否使用 JWT以及如何使用 JWT。
