JWT 原理&使用

1.1 COOKIE 使用和优缺点

1. cookie 使用原理

1. 用户向服务器发送用户名密码

2. 验证服务器后，相关数据（如用户角色，登录时间等） 将保存在当前会话中。

3. 服务器向用户返回session_id, session信息都会写入到用户的Cookie。

4. 用户的每个后续请求都将通过在 Cookie 中取出session_id传给服务器。

5. 服务器收到session_id并对比之前保存的数据，确认用户的省份。

2. session 使用缺点

1.  这种模式最大的问题是，没有分布式架构，无法支持横向扩展。

2. 如果使用一个服务器，该模式完全没有问题。

3. 但是，如果它是服务器群集或面向服务的跨域体系结构的话，则需要一个统一的session数据库来保存会话数据实现共享。

4. 这样负载均衡下的每个服务器才可以正确的验证用户身份。

3. 常用解决session 方法

1. 一种解决方案是通过持久化session数据，写入数据库或文件持久层等。

2. 收到请求后，验证服务从持久层请求数据。

3. 依赖于持久层的数据库或者问题系统，会有单点风险，如果持久层失败，整个认证体系都会挂掉。

1.2 JWT 介绍

1. JWT 原则

JWT的原则是在服务器身份验证之后，将生成一个JSON对象并将其发送回用户
{
"UserName": "Chongchong",
"Role": "Admin",
"Expire": "2017-09-08 22:15:56"
}

之后，当用户与服务器通信时，客户在请求中发回JSON对象，服务器仅依赖于这个JSON对象来标识用户。
为了防止用户篡改数据，服务器将在生成对象时添加签名（有关详细信息，请参阅下文）。
服务器不保存任何会话数据，即服务器变为无状态，使其更容易扩展

2. JWT 的数据结构

1. jwt头： JWT头部分是一个描述JWT元数据的JSON对象

2）有效载荷： 七个默认字段+自定义私有字段

3）签名 = HMACSHA256(base64UrlEncode(header) + "." + base64UrlEncode(payload),secret)

**1) JWT 头 **

# JWT头部分是一个描述JWT元数据的JSON对象，通常如下所示。
{
"alg": "HS256",
"typ": "JWT"
}
# 1）alg属性表示签名使用的算法，默认为HMAC SHA256（写为HS256）；
# 2）typ属性表示令牌的类型，JWT令牌统一写为JWT。
# 3）最后，使用Base64 URL算法将上述JSON对象转换为字符串保存。

2) 有效载荷

#1、有效载荷部分，是JWT的主体内容部分，也是一个JSON对象，包含需要传递的数据。 JWT指定七个默认字段供选择。
'''
iss：发行人
exp：到期时间
sub：主题
aud：用户
nbf：在此之前不可用
iat：发布时间
jti：JWT ID用于标识该JWT
'''

#2、除以上默认字段外，我们还可以自定义私有字段，如下例：
{
"sub": "1234567890",
"name": "chongchong",
"admin": true
}

#3、注意
默认情况下JWT是未加密的，任何人都可以解读其内容，因此不要构建隐私信息字段，存放保密信息，以防止信息泄露。
JSON对象也使用Base64 URL算法转换为字符串保存。

**3) 签名哈希 **

# 1.签名哈希部分是对上面两部分数据签名，通过指定的算法生成哈希，以确保数据不会被篡改。
# 2.首先，需要指定一个密码（secret），该密码仅仅为保存在服务器中，并且不能向用户公开。
# 3.然后，使用标头中指定的签名算法（默认情况下为HMAC SHA256）根据以下公式生成签名。
# 4.HMACSHA256(base64UrlEncode(header) + "." + base64UrlEncode(payload),secret)
# 5.在计算出签名哈希后，JWT头，有效载荷和签名哈希的三个部分组合成一个字符串，每个部分用"."分隔，就构成整个JWT对象。

3. JWT 核心

1） 给用户颁发的token值相当于一把锁，服务器端的密钥相当于一把钥匙
2） 每次客户端请求都会携带这把锁，服务器端用秘钥去开这把锁，如果无法打开就证明是伪造的。

4. JWT 特点分析

1. JWT 默认不加密，但可以加密，生成原始令牌后，可以使用改令牌再次对其进行加密。

2. 当JWT未加密方法是，一些私密数据无法通过JWT传输。

3. JWT 不仅可用于认证，还可用于信息交换，善用JWT 有助于减少服务器请求数据库的次数。

4. JWT的最大缺点是服务器不保存会话状态，所以在使用期间不可能取消令牌或更改令牌的权限，一旦JWT 签发，在有效期内将会一直有效。

5. JWT 本身包含认证信息，因此一旦信息泄露，任何人都可以获得令牌的所有权限。

6. 为了减少盗用和窃取，JWT不建议使用HTTP协议来传输代码，而是使用加密的HTTPS协议进行传输。