JWT（JSON Web Token） 多网站的单点登录，放弃session

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了JWT（JSON Web Token） 多网站的单点登录，放弃session相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

多个网站之间的登录信息共享， 一种解决方案是基于cookie - session的登录认证方式，这种方式跨域比较复杂。

另一种替代方案是采用基于算法的认证方式， JWT(json web token)的方式。

参考链接：

  • http://www.tuicool.com/articles/IRJnaa
  • https://coderwall.com/p/8wrxfw/goodbye-php-sessions-hello-json-web-tokens

一、概念和定义

1、什么是jwt？

Json web token (JWT), 是为了在网络应用环境间传递声明而执行的一种基于JSON的开放标准（(RFC 7519).该token被设计为紧凑且安全的，特别适用于分布式站点的单点登录（SSO）场景。
JWT一般用来在身份提供者和服务提供者间传递被认证的用户身份信息，以便于从资源服务器获取资源，也可以增加一些额外的其它业务逻辑所必须的声明信息，JWT也可直接被用于认证，也可被加密。

2、背景和意义

说起JWT，我们应该对基于token的认证方式和传统的session认证方式进行一下比较。

2.1、传统的session认证

我们知道，http协议本身是一种无状态的协议，而这就意味着如果用户向我们的应用提供了用户名和密码来进行用户认证，那么下一次请求时，用户还要再一次进行用户认证才行，因为根据http协议，我们并不能知道是哪个用户发出的请求，

所以为了让我们的应用能识别是哪个用户发出的请求，我们只能在服务器存储一份用户登录的信息，这份登录信息会在响应时传递给浏览器，告诉其保存为cookie，以便下次请求时发送给我们的应用，这样我们的应用就能识别请求来自哪个用户了,

这就是传统的基于session认证。但是这种基于session的认证使应用本身很难得到扩展，

随着不同客户端用户的增加，独立的服务器已无法承载更多的用户，而这时候基于session认证应用的问题就会暴露出来. 基于session认证所显露的问题:

Session: 每个用户经过我们的应用认证之后，我们的应用都要在服务端做一次记录，以方便用户下次请求的鉴别，通常而言session都是保存在内存中，而随着认证用户的增多，服务端的开销会明显增大。

扩展性: 用户认证之后，服务端做认证记录，如果认证的记录被保存在内存中的话，这意味着用户下次请求还必须要请求在这台服务器上,这样才能拿到授权的资源，这样在分布式的应用上，相应的限制了负载均衡器的能力。这也意味着限制了应用的扩展能力。

CSRF: 因为是基于cookie来进行用户识别的, cookie如果被截获，用户就会很容易受到跨站请求伪造的攻击。

2.2、基于token的鉴权机制

基于token的鉴权机制类似于http协议也是无状态的，它不需要在服务端去保留用户的认证信息或者会话信息。这就意味着基于token认证机制的应用不需要去考虑用户在哪一台服务器登录了，这就为应用的扩展提供了便利。

流程上是这样的：

  1. 用户使用用户名密码来请求服务器
  2. 服务器进行验证用户的信息，验证通过服务器发送给用户一个token
  3. 客户端存储token，并在每次请求时附送上这个token值
  4. 服务端验证token值，并返回用户要访问的数据

这个token必须要在每次请求时传递给服务端，它应该保存在请求头里，另外，服务端要支持CORS(跨来源资源共享)策略，一般我们在服务端这么做就可以了Access-Control-Allow-Origin: *。

3、jwt的构成

JWT长什么样？JWT是由三段信息构成的，将这三段信息文本用.链接一起就构成了Jwt字符串。就像这样:
eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiYWRtaW4iOnRydWV9.TJVA95OrM7E2cBab30RMHrHDcEfxjoYZgeFONFh7HgQ

第一部分我们称它为头部（header),第二部分我们称其为载荷（payload, 类似于飞机上承载的物品)，第三部分是签证（signature).

3.1、header

jwt的头部承载两部分信息：

声明类型，这里是jwt
声明加密的算法 通常直接使用 HMAC SHA256

完整的头部就像下面这样的JSON：

{
    ‘typ‘: ‘JWT‘,
    ‘alg‘: ‘HS256‘
}
然后将头部进行base64加密（该加密是可以对称解密的),构成了第一部分:     eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9

3.2、playload

载荷就是存放有效信息的地方。这个名字像是特指飞机上承载的货品，这些有效信息包含三个部分

  • 标准中注册的声明
  • 公共的声明
  • 私有的声明

标准中注册的声明 (建议但不强制使用) ：

  • iss: jwt签发者
  • sub: jwt所面向的用户
  • aud: 接收jwt的一方
  • exp: jwt的过期时间，这个过期时间必须要大于签发时间
  • nbf: 定义在什么时间之前，该jwt都是不可用的.
  • iat: jwt的签发时间
  • jti: jwt的唯一身份标识，主要用来作为一次性token,从而回避重放攻击。

公共的声明 ：

  • 公共的声明可以添加任何的信息，一般添加用户的相关信息或其他业务需要的必要信息.但不建议添加敏感信息，因为该部分在客户端可解密.

私有的声明 ：

  • 私有声明是提供者和消费者所共同定义的声明，一般不建议存放敏感信息，因为base64是对称解密的，意味着该部分信息可以归类为明文信息。

定义一个payload:

{
    "sub": "1234567890",
    "name": "John Doe",
    "admin": true
}
然后将其进行base64加密，得到Jwt的第二部分:   eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiYWRtaW4iOnRydWV9

3.3、signature

jwt的第三部分是一个签证信息，这个签证信息由三部分组成：

  • header (base64后的)
  • payload (base64后的)
  • secret

这个部分需要base64加密后的header和base64加密后的payload使用.连接组成的字符串，然后通过header中声明的加密方式进行加盐secret组合加密，然后就构成了jwt的第三部分。

// javascript
var encodedString = base64UrlEncode(header) + ‘.‘ + base64UrlEncode(payload);

var signature = HMACSHA256(encodedString, ‘secret‘); // TJVA95OrM7E2cBab30RMHrHDcEfxjoYZgeFONFh7HgQ

将这三部分用.连接成一个完整的字符串,构成了最终的jwt:

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiYWRtaW4iOnRydWV9.TJVA95OrM7E2cBab30RMHrHDcEfxjoYZgeFONFh7HgQ

注意：secret是保存在服务器端的，jwt的签发生成也是在服务器端的，secret就是用来进行jwt的签发和jwt的验证，所以，它就是你服务端的私钥，在任何场景都不应该流露出去。一旦客户端得知这个secret, 那就意味着客户端是可以自我签发jwt了。 

二、JWT组装过程

JWT（JSON Web Token）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。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。

1、载荷（Payload）

我们先将用户认证的操作描述成一个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。
{
    "sub": "1",
    "iss": "http://localhost:8000/auth/login",
    "iat": 1451888119,
    "exp": 1454516119,
    "nbf": 1451888119,
    "jti": "37c107e4609ddbcc9c096ea5ee76c667"
}
这里面的前6个字段都是由JWT的标准所定义的。

  • sub: 该JWT所面向的用户
  • iss: 该JWT的签发者
  • iat(issued at): 在什么时候签发的token
  • exp(expires): token什么时候过期
  • nbf(not before)：token在此时间之前不能被接收处理
  • jti：JWT ID为web token提供唯一标识

将上面的JSON对象进行base64编码可以得到下面的字符串：

eyJzdWIiOiIxIiwiaXNzIjoiaHR0cDpcL1wvbG9jYWxob3N0OjgwMDFcL2F1dGhcL2xvZ2luIiwiaWF0IjoxNDUxODg4MTE5LCJleHAiOjE0NTQ1MTYxMTksIm5iZiI6MTQ1MTg4ODExOSwianRpIjoiMzdjMTA3ZTQ2MDlkZGJjYzljMDk2ZWE1ZWU3NmM2NjcifQ
这个字符串我们将它称作JWT的Payload（载荷）。

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)))

注：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。

2、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

3、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.eyJzdWIiOiIxIiwiaXNzIjoiaHR0cDpcL1wvbG9jYWx
ob3N0OjgwMDFcL2F1dGhcL2xvZ2luIiwiaWF0IjoxNDUxODg4MTE5LCJleHAiOjE0NTQ1MTYxMTksIm5iZiI6MTQ1MTg4OD
ExOSwianRpIjoiMzdjMTA3ZTQ2MDlkZGJjYzljMDk2ZWE1ZWU3NmM2NjcifQ
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）:

HMACSHA256(
base64UrlEncode(header) + "." +
base64UrlEncode(payload),
secret
)
这样就可以得到我们加密后的内容：wyoQ95RjAyQ2FF3aj8EvCSaUmeP0KUqcCJDENNfnaT4
这一部分又叫做签名。

4、组装<header>.<payload>.<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.eyJzdWIiOiIxIiwiaXNzIjoiaHR0cDpcL1wvbG9jYWx
ob3N0OjgwMDFcL2F1dGhcL2xvZ2luIiwiaWF0IjoxNDUxODg4MTE5LCJleHAiOjE0NTQ1MTYxMTksIm5iZiI6MTQ1MTg4OD
ExOSwianRpIjoiMzdjMTA3ZTQ2MDlkZGJjYzljMDk2ZWE1ZWU3NmM2NjcifQ.wyoQ95RjAyQ2FF3aj8EvCSaUmeP0KUqc

三、附录

Goodbye PHP Sessions, Hello JSON Web Tokens
REST API‘s are meant to be stateless. What that means is that each request from a client should include all the information needed to process the request. In other words, if you are writing a REST API in PHP then you should not be using $_SESSION to store data about the client‘s session. But then how do we remember if a client is logged in or anything else about their state? The only possibility is that the client must be tasked with keeping track of the state. How could this ever be done securely? The client can‘t be trusted!

Enter JSON web tokens. A JSON web token is a bit of JSON, perhaps something that looks like this:

{
"user": "alice",
"email": "[email protected]"
}
Of course, we can‘t just give this to a client and have them give it back to us without some sort of assurance that it hasn‘t been tampered with. After all, what if they edit the token as follows:

{
"user": "administrator",
"email": "[email protected]"
}
The solution to this is that JSON web tokens are signed by the server. If the client tampers with the data then the token‘s signature will no longer match and an error can be raised.

The JWT PHP class makes this easy to do. For example, to create a token after the client successfully logs in, the following code could be used:

$token = array();
$token[‘id‘] = $id;
echo JWT::encode($token, ‘secret_server_key‘);
And then on later API calls the token can be retrieved and verified by this code:

$token = JWT::decode($_POST[‘token‘], ‘secret_server_key‘);
echo $token->id;
If the token has been tampered with then $token will be empty there will not be an id available. The JWT class makes sure that invalid data is never made available. If the token is tampered with, it will be unusable. Pretty simple stuff!

You can get the PHP JWT class as a single file from: https://github.com/rmcdaniel/angular-codeigniter-seed/blob/master/api/application/helpers/jwt_helper.php

as it is used by the AngularJS CodeIgniter Seed project:

https://github.com/rmcdaniel/angular-codeigniter-seed

or the original code from:

https://github.com/luciferous/jwt

Written by Richard McDaniel




























































以上是关于JWT（JSON Web Token） 多网站的单点登录，放弃session的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

JSON WEB TOKEN（JWT）的分析

JSON Web Token (JWT) 作为电子邮件激活的 URL

JWT(Json WEB Token)

JWT（JSON Web Token）

JWT(Json Web Token)

JSON Web Token (JWT) RFC7519