JWT json-web-token 介绍

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根据维基百科的定义，JSON WEB Token（JWT，读作 [/dʒɒt/]），是一种基于JSON的、用于在网络上声明某种主张的令牌（token）。JWT通常由三部分组成: 头信息（header）, 消息体（payload）和签名（signature）。

JWT特点：

  • 简洁(Compact): 可以通过URL，POST参数或者在HTTP header发送，因为数据量小，传输速度也很快
  • 自包含(Self-contained) : 负载中包含了所有用户所需要的信息，避免了多次查询数据库

JWT 的原理

JWT 的原理是，服务器认证以后，生成一个 JSON 对象，发回给用户，就像下面这样。

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{
  "姓名": "admin",
  "角色": "管理员",
  "到期时间": "2021年1月1日0点0分"
}

以后，用户与服务端通信的时候，都要发回这个 JSON 对象。服务器完全只靠这个对象认定用户身份。为了防止用户篡改数据，服务器在生成这个对象的时候，会加上签名（详见后文）。

服务器就不保存任何 session 数据了，也就是说，服务器变成无状态了，从而比较容易实现扩展。

JWT结构

JWT主要包含三个部分之间用英语句号’.’隔开

header.payload.signature

头部(header)

在header中通常包含两部分,token类型和采用的加密算法

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{
    "alg":"HS256",
    "typ":"JWT"
}

上面代码中，alg属性表示签名的算法（algorithm），默认是 HMAC SHA256（写成 HS256）；typ属性表示这个令牌（token）的类型（type），JWT 令牌统一写为JWT。

然后再将其进行base64编码得到如下:

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import json ,base64

# 因为我们有可能把token放到后面 /?token=xxx,所以我们选择urlsafe_b64encode 
header = base64.urlsafe_b64encode(json.dumps({"alg": "HS256",  "typ": "JWT"}).encode('utf-8'))

header
# b'eyJhbGciOiAiSFMyNTYiLCAidHlwIjogIkpXVCJ9'

JWT的负载(Payload)

Payload 部分也是一个 JSON 对象，用来存放实际需要传递的数据。JWT 规定了7个官方字段，供选用。

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iss (issuer)：签发人
exp (expiration time)：过期时间
sub (subject)：主题
aud (audience)：受众
nbf (Not Before)：生效时间
iat (Issued At)：签发时间
jti (JWT ID)：编号

除了官方字段，你还可以在这个部分定义私有字段，下面就是一个例子。

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{
    "user_name":"admin",
    "user_id":"123",
}

然后我们再将其用base64编码一下:

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import json ,base64

payload = base64.urlsafe_b64encode(json.dumps({
    "user_name":"admin",
    "user_id":"123",
}).encode('utf-8'))

payload
Out[3]: b'eyJ1c2VyX25hbWUiOiAiYWRtaW4iLCAidXNlcl9pZCI6ICIxMjMifQ=='

注意，JWT 默认是不加密的，任何人都可以读到，所以不要把秘密信息放在这个部分。

Signature(签名)

签名其实是对JWT的头部和负载整合的一个签名验证

首先需要将头部和负载通过.连接起来.

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sig = header+b'.'+payload
b'eyJhbGciOiAiSFMyNTYiLCAidHlwIjogIkpXVCJ9.eyJ1c2VyX25hbWUiOiAiYWRtaW4iLCAidXNlcl9pZCI6ICIxMjMifQ=='

然后再对其用HMacSHA256加密算法,这里需要用到一个Key

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import hmac
key = b'test'
signature = hmac.new(key,sig,digestmod='SHA256')
sign = signature.hexdigest()

# 得到字符串 注意这里得到的是字符串
'0867e2b9ca7c5bec8a8d348487df710429324830ccd00652875a809560c28536'

然后再对其使用base64位加密

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sign = base64.urlsafe_b64encode(signature.hexdigest().encode('utf-8'))   b'MDg2N2UyYjljYTdjNWJlYzhhOGQzNDg0ODdkZjcxMDQyOTMyNDgzMGNjZDAwNjUyODc1YTgwOTU2MGMyODUzNg=='

最终我们得到JWT

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jwt = header+b'.'+payload+b'.'+sign
b'eyJhbGciOiAiSFMyNTYiLCAidHlwIjogIkpXVCJ9.eyJ1c2VyX25hbWUiOiAiYWRtaW4iLCAidXNlcl9pZCI6ICIxMjMifQ==.MDg2N2UyYjljYTdjNWJlYzhhOGQzNDg0ODdkZjcxMDQyOTMyNDgzMGNjZDAwNjUyODc1YTgwOTU2MGMyODUzNg=='

JWT的使用

客户端收到服务器返回的 JWT，可以储存在 Cookie 里面，也可以储存在 localStorage。

此后，客户端每次与服务器通信，都要带上这个 JWT。你可以把它放在 Cookie 里面自动发送，但是这样不能跨域，所以更好的做法是放在 HTTP 请求的头信息Authorization字段里面。

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Authorization: Bearer <token>

JWT 的几个特点

（1）JWT 默认是不加密，但也是可以加密的。生成原始 Token 以后，可以用密钥再加密一次。

（2）JWT 不加密的情况下，不能将秘密数据写入 JWT。

（3）JWT 不仅可以用于认证，也可以用于交换信息。有效使用 JWT，可以降低服务器查询数据库的次数。

（4）JWT 的最大缺点是，由于服务器不保存 session 状态，因此无法在使用过程中废止某个 token，或者更改 token 的权限。也就是说，一旦 JWT 签发了，在到期之前就会始终有效，除非服务器部署额外的逻辑。

（5）JWT 本身包含了认证信息，一旦泄露，任何人都可以获得该令牌的所有权限。为了减少盗用，JWT 的有效期应该设置得比较短。对于一些比较重要的权限，使用时应该再次对用户进行认证。

（6）为了减少盗用，JWT 不应该使用 HTTP 协议明码传输，要使用 HTTPS 协议传输。

以上借鉴了阮一峰大神的博客,博客地址