什么是JSON Web Token?

JSON Web Token(JWT)是一个开放标准(RFC 7519),它定义了一种紧凑且自包含的方式,用于在各方之间以JSON方式安全地传输信息。由于此信息是经过数字签名的,因此可以被验证和信任。可以使用秘密(使用HMAC算法)或使用RSA或ECDSA的公钥/私钥对对JWT进行签名。

直白的讲jwt就是一种用户认证(区别于session、cookie)的解决方案。

出现的背景

众所周知,在jwt出现之前,我们已经有session、cookie来解决用户登录等认证问题,为什么还要jwt呢?

这里我们先了解一下session,cookie。

session

熟悉session运行机制的同学都知道,用户的session数据以file或缓存(redis、memcached)等方式存储在服务器端,客户端浏览器cookie中只保存sessionid。服务器端session属于集中存储,数量不大的情况下,没什么问题,当用户数据逐渐增多到一程度,就会给服务端管理和维护带来大的负担。

session有两个弊端:

1、无法实现跨域。

2、由于session数据属于集中管理里,量大的时候服务器性能是个问题。

优点:

1、session存在服务端,数据相对比较安全。

2、session集中管理也有好处,就是用户登录、注销服务端可控。

cookie

cookie也是一种解决网站用户认证的实现方式,用户登录时,服务器会发送包含登录凭据的Cookie到用户浏览器客户端,浏览器会将Cookie的key/value保存用户本地(内存或硬盘),用户再访问网站,浏览器会发送cookie信息到服务器端,服务器端接收cookie并解析来维护用户的登录状态。

cookie避免session集中管理的问题,但也存在弊端:

1、跨域问题。

2、数据存储在浏览器端,数据容易被窃取及被csrf攻击,安全性差。

优点:

1、相对于session简单,不用服务端维护用户认证信息。

2、数据持久性。

jwt

jwt通过json传输,php、java、golang等很多语言支持,通用性比较好,不存在跨域问题。传输数据通过数据签名相对比较安全。客户端与服务端通过jwt交互,服务端通过解密token信息,来实现用户认证。不需要服务端集中维护token信息,便于扩展。当然jwt也有其缺点。

缺点:

1、用户无法主动登出,只要token在有效期内就有效。这里可以考虑redis设置同token有效期一直的黑名单解决此问题。

2、token过了有效期,无法续签问题。可以考虑通过判断旧的token什么时候到期,过期的时候刷新token续签接口产生新token代替旧token。

jwt设置有效期

可以设置有效期,加入有效期是为了增加安全性,即token被黑客截获,也只能攻击较短时间。设置有效期就会面临token续签问题,解决方案如下

通常服务端设置两个token

Access Token:添加到 HTTP 请求的 header 中,进行用户认证,请求接口资源。

refresh token:用于当 Access Token过期后,客户端传递refresh token刷新 Access Token续期接口,获取新的Access Token和refresh token。其有效期比 Access Token有效期长。

jwt构成:

Header:TOKEN 的类型,就是JWT,签名的算法,如 HMAC SHA256、HS384

Payload:载荷又称为Claim,携带的信息,比如用户名、过期时间等,一般叫做 Claim

Signature:签名,是由header、payload 和你自己维护的一个 secret 经过加密得来的

jwt使用

初次登录:用户初次登录,输入用户名密码

密码验证:服务器从数据库取出用户名和密码进行验证

生成JWT:服务器端验证通过,根据从数据库返回的信息,以及预设规则,生成JWT

返还JWT:服务器的HTTP RESPONSE中将JWT返还

带JWT的请求:以后客户端发起请求,HTTP REQUEST

HEADER中的Authorizatio字段都要有值,为JWT

服务器验证JWT

代码实现

class Jwt {

    //头部
    private static $header=array(
        'alg'=>'HS256', //生成signature的算法
        'typ'=>'JWT'    //类型
    );

    //使用HMAC生成信息摘要时所使用的密钥
    private static $key='123456';


    /**
     * 获取jwt token
     * @param array $payload jwt载荷   格式如下非必须
     * [
     *  'iss'=>'jwt_admin',  //该JWT的签发者
     *  'iat'=>time(),  //签发时间
     *  'exp'=>time()+7200,  //过期时间
     *  'nbf'=>time()+60,  //该时间之前不接收处理该Token
     *  'sub'=>'www.admin.com',  //面向的用户
     *  'jti'=>md5(uniqid('JWT').time())  //该Token唯一标识
     * ]
     * @return bool|string
     */
    public static function getToken(array $payload)
    {
        if(is_array($payload))
        {
            $base64header=self::base64UrlEncode(json_encode(self::$header,JSON_UNESCAPED_UNICODE));
            $base64payload=self::base64UrlEncode(json_encode($payload,JSON_UNESCAPED_UNICODE));
            $token=$base64header.'.'.$base64payload.'.'.self::signature($base64header.'.'.$base64payload,self::$key,self::$header['alg']);
            return $token;
        }else{
            return false;
        }
    }


    /**
     * 验证token是否有效,默认验证exp,nbf,iat时间
     * @param string $Token 需要验证的token
     * @return bool|string
     */
    public static function verifyToken(string $Token)
    {
        $tokens = explode('.', $Token);
        if (count($tokens) != 3)
            return false;

        list($base64header, $base64payload, $sign) = $tokens;

        //获取jwt算法
        $base64decodeheader = json_decode(self::base64UrlDecode($base64header), JSON_OBJECT_AS_ARRAY);
        if (empty($base64decodeheader['alg']))
            return false;

        //签名验证
        if (self::signature($base64header . '.' . $base64payload, self::$key, $base64decodeheader['alg']) !== $sign)
            return false;

        $payload = json_decode(self::base64UrlDecode($base64payload), JSON_OBJECT_AS_ARRAY);

        //签发时间大于当前服务器时间验证失败
        if (isset($payload['iat']) && $payload['iat'] > time())
            return false;

        //过期时间小宇当前服务器时间验证失败
        if (isset($payload['exp']) && $payload['exp'] < time())
            return false;

        //该nbf时间之前不接收处理该Token
        if (isset($payload['nbf']) && $payload['nbf'] > time())
            return false;

        return $payload;
    }




    /**
     * base64UrlEncode   https://jwt.io/  中base64UrlEncode编码实现
     * @param string $input 需要编码的字符串
     * @return string
     */
    private static function base64UrlEncode(string $input)
    {
        return str_replace('=', '', strtr(base64_encode($input), '+/', '-_'));
    }

    /**
     * base64UrlEncode  https://jwt.io/  中base64UrlEncode解码实现
     * @param string $input 需要解码的字符串
     * @return bool|string
     */
    private static function base64UrlDecode(string $input)
    {
        $remainder = strlen($input) % 4;
        if ($remainder) {
            $addlen = 4 - $remainder;
            $input .= str_repeat('=', $addlen);
        }
        return base64_decode(strtr($input, '-_', '+/'));
    }

    /**
     * HMACSHA256签名   https://jwt.io/  中HMACSHA256签名实现
     * @param string $input 为base64UrlEncode(header).".".base64UrlEncode(payload)
     * @param string $key
     * @param string $alg   算法方式
     * @return mixed
     */
    private static function signature(string $input, string $key, string $alg = 'HS256')
    {
        $alg_config=array(
            'HS256'=>'sha256'
        );
        return self::base64UrlEncode(hash_hmac($alg_config[$alg], $input, $key,true));
    }
}

    //测试和官网是否匹配begin
    $payload=array('sub'=>'1234567890','name'=>'John Doe','iat'=>1516239022);
    $jwt=new Jwt;
    $token=$jwt->getToken($payload);
    echo "<pre>";
    echo $token;

    //对token进行验证签名
    $getPayload=$jwt->verifyToken($token);
    echo "<br><br>";
    var_dump($getPayload);
    echo "<br><br>";
    //测试和官网是否匹配end


    //自己使用测试begin
    $payload_test=array('iss'=>'admin','iat'=>time(),'exp'=>time()+7200,'nbf'=>time(),'sub'=>'www.admin.com','jti'=>md5(uniqid('JWT').time()));;
    $token_test=Jwt::getToken($payload_test);
    echo "<pre>";
    echo $token_test;

    //对token进行验证签名
    $getPayload_test=Jwt::verifyToken($token_test);
    echo "<br><br>";
    var_dump($getPayload_test);
    echo "<br><br>";
    //自己使用时候end

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Last modification:September 19th, 2020 at 11:26 pm
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