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Server 端的认证——拥抱 JWT(一)

根据官网的定义,JWT 是一套开放的标准(RFC 7519),它定义了一套简洁的(compact)、自包含的(self-contained)方案,来让我们安全地在客户端和服务器之间传递 JSON 格式的信息。

Advantages

  • 体积小,因而传输速度快
  • 传输方式多样,可以通过 URL/POST 参数/HTTP 头部 等方式传输
  • 严谨的结构化。它自身(在 payload 中)就包含了所有与用户相关的验证消息,如用户可访问路由、访问有效期等信息,服务器无需再去连接数据库验证信息的有效性,并且 payload 支持为你的应用而定制化
  • 支持跨域验证,多应用于单点登录。

单点登录(Single Sign On):在多个应用系统中,用户只需登陆一次,就可以访问所有相互信任的应用。

WHY JWT

除了上面说到的优点之外,相比传统的服务端验证, JWT 还有以下优点。

  • 充分依赖无状态 API ,契合 RESTful 设计原则
  • 易于实现 CDN,将静态资源分布式管理
  • 验证解耦,无需使用特定的身份验证方案, token 可以在任何地方生成
  • 比 cookie 更支持原生移动端应用
  1. 关于状态

    首先我们先看一下,什么是状态,什么是有状态与无状态。

状态:请求的状态是 client 与 server 交互过程中,保存下来的相关信息,客户端的保存在 page/request/session/application 或者全局作用域中,而 server 的一般存在 session 中。

有状态 API:server 保存了 client 的请求状态, server 会通过 client 传递的 sessionID 在其 session 作用域内找到之前交互的信息并应答。

无状态 API:无状态是 RESTful 架构设计的一个非常主要的原则。无状态 API 的每一个请求都是独立的,它要求由客户端保存所有需要的认证信息,每次发请求都要带上自己的状态,以 url 的形式提交包含了 cookies 等状态的数据。

JWT 就很好地体现了无状态原则。用户登陆之后,服务器会返回给他一个 token,由他保存在本地,在这之后的对服务器的访问都要带上这串 JWT ,来获得访问服务器相关路由、服务及资源的权限。比如单点登录就比较多地使用了 JWT,因为它的体积小,并且简单处理(使用 HTTP 头带上 Bearer 属性 + token )就可以支持跨域操作。

  1. 分布式管理

    在传统的 session 验证中,服务端必须保存 session ID,用于与用户传过来的 cookie 验证。而在一开始保存 session ID 时, 只会保存在一台服务器上,所以只能由一个 server 应答,就算其他服务器有空闲也无法应答,因此也利用不到分布式服务器的优点。

    而 JWT 依赖的是在客户端本地保存验证信息,不需要利用服务器保存的信息来验证,所以任意一台服务器都可以应答,服务器的资源也被较好地利用。

  2. 验证解耦

    只要拥有生成 token 所需的验证信息,在何处都可以调用 token 生成接口,无需繁琐的耦合的验证操作,可谓是一次生成,永久使用。

  3. 对原生应用的支持(我对移动端开发不够深入,这点不是很清楚)

    原生的移动应用对 cookie 与 session 的支持不够好,而对 token 的方式支持较好。

除此之外,JWT 的可靠的结构化的标准,也是我们选择它的一大原因。特别是使用 nodejs 开发时,嗯,node 大法好!

client 使用 JWT 与 server 交互的过程

Server 端的认证——拥抱 JWT(一)

首先,拥有某网站账号的某 client 使用自己的账号密码发送 post 请求 login,由于这是首次接触,server 会校验账号与密码是否合法,如果一致,则根据密钥生成一个 token 并返回,client 收到这个 token 并保存在本地的 localStorage。在这之后,需要访问一个受保护的路由或资源时,而只要附加上你保存在本地的 token(通常使用 Bearer 属性放在 Header 的 Authorization 属性中),server 会检查这个 token 是否仍有效,以及其中的校验信息是否正确,再做出相应的响应。

JWT 由三部分组成:Header/Payload/Signature

// Header
{
"alg":"HS256",
"type":"JWT"
}

// Payload
{
// reserved claims
"iss":"a.com",
"exp":"1d",
// public claims
"http://a.com":true,
// private claims
"company":"A",
"awesome":true
}

// $Signature
HS256(Base64(Header) +"."+ Base64(Payload), secretKey)

JWT = {Base64(Header), Base64(Payload), $Signature}

第一部分是 Header。首先声明一个 JSON 对象,对象里有一个 type 属性,值为 JWT ,以及 alg 属性,值为 HS256,表明最终使用的加密算法是 HS256。

第二部分是 Payload Claim。这一部分被定义为实体的状态,就像 token 自身附加元数据一样,claim 包含我们想要传输的信息,以及用于服务器验证的信息,一般有 reserved/public/private 三类。

第三部分是 Signature。它由前面在 Header 指定的算法 HS256 加密两个参数构成,第一个参数是 经过编码的 Header 与经过编码的 Payload 通过 . 连接之后的字符串 ,第二个参数是生成的密钥,会由服务器保存。每次服务器接收到 token 之后,也是先解密出用于验证的用户信息以及密钥,再与自己保存的密钥对比是否相同,以此来验证用户的身份。

写完这么一大篇真是好累…还想继续深挖一下 JWT 具体的应用、服务端如何验证、JWT 使用 cookie 存储好还是 HTML5 Web Storage 好的,剩下的只能留在下回分解啦。。

感谢以下参考文章:

Json Web Token Introduction

Json Web Token Introduction

深入RESTful无状态原则

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