[TOC] # 简介 JSON Web Token（JWT）是一个非常轻巧的规范。这个规范允许我们使用JWT在用户和服务器之间传递安全可靠的信息。 让我们来假想一下一个场景。在A用户关注了B用户的时候，系统发邮件给B用户，并且附有一个链接“点此关注A用户”。链接的地址可以是这样的 ~~~ https://your.awesome-app.com/make-friend/?from_user=B&target_user=A ~~~ 上面的URL主要通过URL来描述这个当然这样做有一个弊端，那就是要求用户B用户是一定要先登录的。可不可以简化这个流程，让B用户不用登录就可以完成这个操作。JWT就允许我们做到这点。 # JWT的组成 一个JWT实际上就是一个字符串，它由三部分组成，头部、载荷与签名。 ## 载荷（Payload） 我们先将上面的添加好友的操作描述成一个JSON对象。其中添加了一些其他的信息，帮助今后收到这个JWT的服务器理解这个JWT。 ~~~ { "iss": "John Wu JWT", "iat": 1441593502, "exp": 1441594722, "aud": "www.example.com", "sub": "jrocket@example.com", "from_user": "B", "target_user": "A" } ~~~ 这里面的前五个字段都是由JWT的标准所定义的。 * iss: 该JWT的签发者 * sub: 该JWT所面向的用户 * aud: 接收该JWT的一方 * exp(expires): 什么时候过期，这里是一个Unix时间戳 * iat(issued at): 在什么时候签发的 这些定义都可以在标准中找到。 将上面的JSON对象进行`[base64编码]`可以得到下面的字符串。这个字符串我们将它称作JWT的**Payload**（载荷）。 ~~~ eyJpc3MiOiJKb2huIFd1IEpXVCIsImlhdCI6MTQ0MTU5MzUwMiwiZXhwIjoxNDQxNTk0NzIyLCJhdWQiOiJ3d3cuZXhhbXBsZS5jb20iLCJzdWIiOiJqcm9ja2V0QGV4YW1wbGUuY29tIiwiZnJvbV91c2VyIjoiQiIsInRhcmdldF91c2VyIjoiQSJ9 ~~~ 如果你使用Node.js，可以用Node.js的包base64url来得到这个字符串。 ~~~ var base64url = require('base64url') var header = { "from_user": "B", "target_user": "A" } console.log(base64url(JSON.stringify(header))) // 输出：eyJpc3MiOiJKb2huIFd1IEpXVCIsImlhdCI6MTQ0MTU5MzUwMiwiZXhwIjoxNDQxNTk0NzIyLCJhdWQiOiJ3d3cuZXhhbXBsZS5jb20iLCJzdWIiOiJqcm9ja2V0QGV4YW1wbGUuY29tIiwiZnJvbV91c2VyIjoiQiIsInRhcmdldF91c2VyIjoiQSJ9 ~~~ 小知识：Base64是一种编码，也就是说，它是可以被翻译回原来的样子来的。它并不是一种加密过程。 ## 头部（Header） JWT还需要一个头部，头部用于描述关于该JWT的最基本的信息，例如其类型以及签名所用的算法等。这也可以被表示成一个JSON对象。 ~~~ { "typ": "JWT", "alg": "HS256" } ~~~ 在这里，我们说明了这是一个JWT，并且我们所用的签名算法（后面会提到）是HS256算法。 对它也要进行Base64编码，之后的字符串就成了JWT的Header（头部）。 ~~~ eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9 ~~~ ## 签名（签名） 将上面的两个编码后的字符串都用句号.连接在一起（头部在前），就形成了 ~~~ eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJmcm9tX3VzZXIiOiJCIiwidGFyZ2V0X3VzZXIiOiJBIn0 ~~~ 这一部分的过程在node-jws的源码中有体现 最后，我们将上面拼接完的字符串用HS256算法进行加密。在加密的时候，我们还需要提供一个密钥（secret）。如果我们用mystar作为密钥的话，那么就可以得到我们加密后的内容 ~~~ rSWamyAYwuHCo7IFAgd1oRpSP7nzL7BF5t7ItqpKViM ~~~ 这一部分又叫做签名  最后将这一部分签名也拼接在被签名的字符串后面，我们就得到了完整的JWT ~~~ eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJmcm9tX3VzZXIiOiJCIiwidGFyZ2V0X3VzZXIiOiJBIn0.rSWamyAYwuHCo7IFAgd1oRpSP7nzL7BF5t7ItqpKViM ~~~ 于是，我们就可以将邮件中的URL改成 ~~~ https://your.awesome-app.com/make-friend/?jwt=eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJmcm9tX3VzZXIiOiJCIiwidGFyZ2V0X3VzZXIiOiJBIn0.rSWamyAYwuHCo7IFAgd1oRpSP7nzL7BF5t7ItqpKViM ~~~ 这样就可以安全地完成添加好友的操作了！ 且慢，我们一定会有一些问题： 1. 签名的目的是什么？ 2. Base64是一种编码，是可逆的，那么我的信息不就被暴露了吗？ 让我逐一为你说明。 # 签名的目的 最后一步签名的过程，实际上是对头部以及载荷内容进行签名。一般而言，加密算法对于不同的输入产生的输出总是不一样的。对于两个不同的输入，产生同样的输出的概率极其地小（有可能比我成世界首富的概率还小）。所以，我们就把“不一样的输入产生不一样的输出”当做必然事件来看待吧。 所以，如果有人对头部以及载荷的内容解码之后进行修改，再进行编码的话，那么新的头部和载荷的签名和之前的签名就将是不一样的。而且，如果不知道服务器加密的时候用的密钥的话，得出来的签名也一定会是不一样的。  服务器应用在接受到JWT后，会首先对头部和载荷的内容用同一算法再次签名。那么服务器应用是怎么知道我们用的是哪一种算法呢？别忘了，我们在JWT的头部中已经用alg字段指明了我们的加密算法了。 如果服务器应用对头部和载荷再次以同样方法签名之后发现，自己计算出来的签名和接受到的签名不一样，那么就说明这个Token的内容被别人动过的，我们应该拒绝这个Token，返回一个HTTP 401 Unauthorized响应。 # 信息会暴露？ 是的。 所以，在JWT中，不应该在载荷里面加入任何敏感的数据。在上面的例子中，我们传输的是用户的User ID。这个值实际上不是什么敏感内容，一般情况下被知道也是安全的。 但是像密码这样的内容就不能被放在JWT中了。如果将用户的密码放在了JWT中，那么怀有恶意的第三方通过Base64解码就能很快地知道你的密码了。 # JWT的适用场景 我们可以看到，JWT适合用于向Web应用传递一些非敏感信息。例如在上面提到的完成加好友的操作，还有诸如下订单的操作等等。 其实JWT还经常用于设计用户认证和授权系统，甚至实现Web应用的单点登录。