JWT必知必会

Jan 15, 2017

胡键

#微服务 #权限

最近，项目的安全认证机制全面采用 JWT。现在，趁整个工作基本告一段落之际，将一些知识点总结一下发布出来。

为什么要迁移？

原因很简单，就以下几点：

为了迁移到微服务架构，由于服务分拆之后，单一的登录入口点消失了，采用 Token 是必然之选。
为了伸缩性考虑，采用 Cookie + Session 机制，必然面临着应用状态的问题，而且必然牵涉到 session 的复制。采用 Token，天然避免这一点。这里并非是指完全无 Session 化，但起码可以降至最少。
为了移动端考虑，Token 更适合移动端，比 Cookie 更灵活了。
为了安全性考虑，Token 机制【仅验证 request header 时】天然对 CSRF 免疫。

JWT 为何物？

JWT 由三部分组成：header + payload + signature，每部分是一个 Json 表示。最终的 Token 对这三部分进行编码之后的字符串，中间用“.”分割：

token = encodeBase64(header) + '.' + encodeBase64(payload) + '.' + encodeBase64(signature) # token is now:
eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJsb2dnZWRJbkFzIjoiYWRtaW4iLCJpYXQiOjE0MjI3Nzk2Mzh9.gzSraSYS8EXBxLN_oWnFSRgCzcmJmMjLiuyu5CSpyHI

在应用与服务器之间传递的就是上述字符串形式的 Token。

如何使用 JWT？

使用 JWT 的应用基本都遵循下面的使用流程：

访问登录点。
登录服务验证之后，签发证书返回给客户端。
客户端保存证书，并在每次请求时将其附在 request header 中，表示已经登录。
服务器接收请求之后，通过签名和时戳，验证 Token 的有效性。
若有效，则响应客户端。

对应的 request header 如下：

Authorization:Bearer <token>

整个过程如下图：

在一般的应用中，验证成功之后，服务器可能会在 Cookie 或 Session 中保留一些用户相关的额外信息，简化后续的编程，同时避免反复读取数据库。

在 JWT，同样可以实现这样的功能：只需将相应的内容放入 payload 即可。这样，下次从客户端发送的 token 中便可以解码得出。

验证 JWT 的有效性时，会考虑至少下面两点：

签名是否正确？
Token 是否到期？

整个过程的编码其实并不复杂，请参见文后的链接，这里不再啰嗦。

使用中的注意事项

出于安全性，注意以下几点：

签名证书需要安全存放
不要将敏感信息放置于 token 中
请结合 SSL 使用
如果要在 Cookie 中保存 Token【此时，服务器要同时验证 cookie 或 header 中是否有 token】
- 留意 Token 的大小超过 Cookie 的限制
- 请使用 HttpOnly 标志。若有可能，使用 Secure 标志。
- 采用 Synchronize Token 来防止 CSRF【这是因为，在 A 站点上发起向 B 站点的请求时，B 站点的 Cookie 同样会被发送给 B。若不使用另一个 Token 来防护，则无法得知 cookie 中的 JWT 是否属于从 A->B，还是从 B->B。目前，大部分现有的框架已经支持】。
为了防止 replay attack，可加上 jti、exp 和 iat 声明

以上是对 JWT 的旋风式说明，其他的内容，请参见参考文献。