一篇文章带你分清楚JWT,JWS与JWE

Posted 2021-09-15 dotNET跨平台

随着移动互联网的兴起，传统基于session/cookie的web网站认证方式转变为了基于OAuth2等开放授权协议的单点登录模式（SSO），相应的基于服务器session+浏览器cookie的Auth手段也发生了转变，Json Web Token出现成为了当前的热门的Token Auth机制。

Json Web Token(JWT)

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在两个组织之间传递安全可靠的信息。

官方定义:JSON Web Token (JWT) is a compact URL-safe means of representing claims to be transferred between two parties

JWT Auth

现在网上大多数介绍JWT的文章实际介绍的都是JWS(JSON Web Signature),也往往导致了人们对于JWT的误解，但是JWT并不等于JWS，JWS只是JWT的一种实现，除了JWS外，JWE(JSON Web Encryption)也是JWT的一种实现。
下面就来详细介绍一下JWT与JWE的两种实现方式：

JWT,JWS与JWE

JSON Web Signature(JWS)

JSON Web Signature是一个有着简单的统一表达形式的字符串：

JWS

头部（Header）

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。
JSON内容要经Base64 编码生成字符串成为Header。

载荷（PayLoad）

payload的五个字段都是由JWT的标准所定义的。

1. iss: 该JWT的签发者

2. sub: 该JWT所面向的用户

3. aud: 接收该JWT的一方

4. exp(expires): 什么时候过期，这里是一个Unix时间戳

5. iat(issued at): 在什么时候签发的

后面的信息可以按需补充。
JSON内容要经Base64 编码生成字符串成为PayLoad。

签名（signature）

这个部分header与payload通过header中声明的加密方式，使用密钥secret进行加密，生成签名。
JWS的主要目的是保证了数据在传输过程中不被修改，验证数据的完整性。但由于仅采用Base64对消息内容编码，因此不保证数据的不可泄露性。所以不适合用于传输敏感数据。

JSON Web Encryption(JWE)

相对于JWS，JWE则同时保证了安全性与数据完整性。
JWE由五部分组成：

JWE组成

具体生成步骤为：

1. JOSE含义与JWS头部相同。

2. 生成一个随机的Content Encryption Key （CEK）。

3. 使用RSAES-OAEP 加密算法，用公钥加密CEK，生成JWE Encrypted Key。

4. 生成JWE初始化向量。

5. 使用AES GCM加密算法对明文部分进行加密生成密文Ciphertext,算法会随之生成一个128位的认证标记Authentication Tag。
   6.对五个部分分别进行base64编码。

可见，JWE的计算过程相对繁琐，不够轻量级，因此适合与数据传输而非token认证，但该协议也足够安全可靠，用简短字符串描述了传输内容，兼顾数据的安全性与完整性。