JsonWebToken

   概述   

若是各位不瞭解 JWT，沒關係張，它並不可怕。

JSON Web Token（JWT）是一個很是輕巧的規範。這個規範容許咱們使用JWT在用戶和服務器之間傳遞安全可靠的信息。

讓咱們來假想一下一個場景。在A用戶關注了B用戶的時候，系統發郵件給B用戶，而且附有一個連接「點此關注A用戶」。連接的地址能夠是這樣的

https://www.xxxx.com/make-friend/?from_user=B&target_user=A

   組成   

一個JWT實際上就是一個字符串，它由三部分組成，頭部、載荷與簽名。

載荷（Payload）

咱們先將上面的添加好友的操做描述成一個JSON對象。其中添加了一些其餘的信息，幫助從此收到這個JWT的服務器理解這個JWT。

{
    "iss": "LiuzhichaoJWT",
    "iat": int(time.time()),
    "exp": expire_time,
    "aud": "luffy",
    "sub": "target@example.com",
    "from_user": "B",
    "target_user": "A"
}

這裏面的前五個字段都是由JWT的標準所定義的。

• iss: 該JWT的簽發者

• sub: 該JWT所面向的用戶

• aud: 接收該JWT的一方

• exp(expires): 何時過時，這裏是一個Unix時間戳

• iat(issued at): 在何時簽發的

這些定義均可以在標準中找到。

將上面的JSON對象進行[base64編碼]能夠獲得下面的字符串。這個字符串咱們將它稱做JWT的Payload（載荷）。

eyJpc3MiOiJKb2huIFd1IEpXVCIsImlhdCI6MTQ0MTU5MzUwMiwiZXhwIjoxNDQxNTk0NzIyLCJhdWQiOiJ3d3cuZXhhbXBsZS5jb20iLCJzdWIiOiJqcm9ja2V0QGV4YW1wbGUuY29tIiwiZnJvbV91c2VyIjoiQiIsInRhcmdldF91c2VyIjoiQSJ9

# 載荷
expire_time = int(time.time() + 10)

payload = {
    "iss": "LiuzhichaoJWT",
    "iat": int(time.time()),
    "exp": expire_time,
    "aud": "luffy",
    "sub": "target@example.com",
    "from_user": "B",
    "target_user": "A"
}

json_payload = base64.urlsafe_b64encode(json.dumps(payload).encode("utf-8"))

print(json_payload)

載荷

   頭部（Header）   

JWT還須要一個頭部，頭部用於描述關於該JWT的最基本的信息，例如其類型以及簽名所用的算法等。這也能夠被表示成一個JSON對象。

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

在這裏，咱們說明了這是一個JWT，而且咱們所用的簽名算法（後面會提到）是HS256算法。

對它也要進行Base64編碼，以後的字符串就成了JWT的Header（頭部）。

eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9

import json
import base64


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

base64.urlsafe_b64encode(json.dumps(headers).encode("utf-8")).replace(b'=', b'')

Python實現

   簽名（簽名）   

將上面的兩個編碼後的字符串都用句號 .鏈接在一塊兒（頭部在前），就造成了

eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJpc3MiOiJKb2huIFd1IEpXVCIsImlhdCI6MTQ0MTU5MzUwMiwiZXhwIjoxNDQxNTk0NzIyLCJhdWQiOiJ3d3cuZXhhbXBsZS5jb20iLCJzdWIiOiJqcm9ja2V0QGV4YW1wbGUuY29tIiwiZnJvbV91c2VyIjoiQiIsInRhcmdldF91c2VyIjoiQSJ9

最後，咱們將上面拼接完的字符串用HS256算法進行加密。在加密的時候，咱們還須要提供一個密鑰（secret）。若是咱們用 `liuzhichao` 做爲密鑰的話，那麼就能夠獲得咱們加密後的內容

rSWamyAYwuHCo7IFAgd1oRpSP7nzL7BF5t7ItqpKViM

# 密鑰
key = "liuzhichao"

string = b".".join([header_string, json_payload])

# 簽名
sign = base64.urlsafe_b64encode(hmac.new(key.encode("utf-8"), string, hashlib.sha256).digest())

print(sign)

獲取簽名實現

這一部分又叫作簽名。

 

最後將這一部分簽名也拼接在被簽名的字符串後面，咱們就獲得了完整的JWT

eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJpc3MiOiJKb2huIFd1IEpXVCIsImlhdCI6MTQ0MTU5MzUwMiwiZXhwIjoxNDQxNTk0NzIyLCJhdWQiOiJ3d3cuZXhhbXBsZS5jb20iLCJzdWIiOiJqcm9ja2V0QGV4YW1wbGUuY29tIiwiZnJvbV91c2VyIjoiQiIsInRhcmdldF91c2VyIjoiQSJ9.rSWamyAYwuHCo7IFAgd1oRpSP7nzL7BF5t7ItqpKViM

因而，咱們就能夠將郵件中的URL改爲

https://www.xxx.com/make-friend/?jwt=eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJpc3MiOiJKb2huIFd1IEpXVCIsImlhdCI6MTQ0MTU5MzUwMiwiZXhwIjoxNDQxNTk0NzIyLCJhdWQiOiJ3d3cuZXhhbXBsZS5jb20iLCJzdWIiOiJqcm9ja2V0QGV4YW1wbGUuY29tIiwiZnJvbV91c2VyIjoiQiIsInRhcmdldF91c2VyIjoiQSJ9.rSWamyAYwuHCo7IFAgd1oRpSP7nzL7BF5t7ItqpKViM

這樣就能夠安全地完成關注好友的操做了！

且慢，這裏你們思考下有什麼問題沒有：

• 簽名的目的是什麼？

• Base64是一種編碼，是可逆的，那麼信息不就被暴露了嗎？

   簽名的目的   

最後一步簽名的過程，其實是對頭部以及載荷內容進行簽名。通常而言，加密算法對於不一樣的輸入產生的輸出老是不同的。對於兩個不一樣的輸入，產生一樣的輸出的機率極其地小（有可能比我成世界首富的機率還小）。因此，咱們就把「不同的輸入產生不同的輸出」當作必然事件來看待吧。

因此，若是有人對頭部以及載荷的內容解碼以後進行修改，再進行編碼的話，那麼新的頭部和載荷的簽名和以前的簽名就將是不同的。並且，若是不知道服務器加密的時候用的密鑰的話，得出來的簽名也必定會是不同的。

 

服務器應用在接受到JWT後，會首先對頭部和載荷的內容用同一算法再次簽名。那麼服務器應用是怎麼知道咱們用的是哪種算法呢？別忘了，咱們在JWT的頭部中已經用 alg字段指明瞭咱們的加密算法了。

若是服務器應用對頭部和載荷再次以一樣方法簽名以後發現，本身計算出來的簽名和接受到的簽名不同，那麼就說明這個Token的內容被別人動過的，咱們應該拒絕這個Token，返回一個HTTP 401 Unauthorized響應。

   信息會暴露？   

是的。

因此，在JWT中，不該該在載荷裏面加入任何敏感的數據。在上面的例子中，咱們傳輸的是用戶的User ID。這個值實際上不是什麼敏感內容，通常狀況下被知道也是安全的。

可是像密碼這樣的內容就不能被放在JWT中了。若是將用戶的密碼放在了JWT中，那麼懷有惡意的第三方經過Base64解碼就能很快地知道你的密碼了。