JWT 简介

JWT Token 的结构

JSON Web Token 包含用点（"."）分隔的三部分：

Header（头）
Payload（体）
Signature（签名）

形如：


xxxxxxxxxx
xxxxx.yyyyy.zzzzz

Header 通常包含两部分：

Token 的类型（就是 JWT）
哈希算法（比如：HMAC SHA256）

下面是一个例子：


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

使用 Base64Url 对 Header 进行编码，形成 JWT 的第一部分。

Payload

JWT 的第二部分是 Payload。它包含声明，声明是关于实体（实体通常是用户）和可选元数据的一系列语句。有三种类型的声明：预留的、公有的、私有的。

预留的声明：预留的声明是一组预定义的声明。不强制，但是推荐使用它们。预留的声明（名称长度都是 3）包括：
- iss(issuer)：请求的发起人
- exp(expiration time)：以秒为单位的过期时间
- sub (subject)：主题
- aud (audience)：参与者
公有的声明：使用公有的声明时应避免名称冲突
私有的声明：私有的声明是自定义的声明，用于在系统的各部分间共享信息

下面是一个例子：


xxxxxxxxxx
{
  "sub": "1234567890",
  "name": "John Doe",
  "admin": true
}

使用 Base64Url 对 Payload 进行编码，形成 JWT 的第二部分。

Signature

签名部分使用编码后的 Header、编码后的 Payload、密钥以及** Header 中指定的算法**生成。

假如算法是 HMAC SHA256，那么签名的计算方式是：


xxxxxxxxxx
HMACSHA256(
  base64UrlEncode(header) + "." +
  base64UrlEncode(payload),
  secret)

签名用于核实 JWT 的发送者，确保消息没有被篡改。

合并起来

JWT 包含三个用点分隔的 Base64 字符串。

下面是一个示例 JWT：

使用示例（Python）

依赖包：

pycryptodome==3.15.0
PyJWT==2.6.0

代码：


xxxxxxxxxx
import time
from typing import Tuple, Dict, Any

import jwt
import Crypto.PublicKey.RSA as RSA


def generate_rsa_keys(bits: int = 2048) -> Tuple[bytes, bytes]:
    # 随机生成 RSA key
    key: RSA.RsaKey = RSA.generate(bits)
    # 编码后的私钥
    private_pem: bytes = key.exportKey()
    # 编码后的公钥
    public_pem: bytes = key.publickey().exportKey()
    return private_pem, public_pem


def client_side(payload: Dict[str, Any], private_key: bytes) -> str:
    return jwt.encode(payload, private_key, "RS256")


def server_side(token: str, public_key: bytes) -> Dict[str, Any]:
    return jwt.decode(token, public_key, "RS256")


def test() -> None:
    private_key, public_key = generate_rsa_keys()  # type: bytes, bytes
    payload: Dict[str, Any] = {
        "user_id": 1,
        "exp": time.time() + 100
    }
    token: str = client_side(payload, private_key)
    print(token)
    decoded_payload: Dict[str, Any] = server_side(token, public_key)
    print(decoded_payload)


if __name__ == "__main__":
    test()

JTI 和 Replay Attack

重放攻击（Replay Attacks）又称重播攻击、回放攻击或新鲜性攻击（Freshness Attacks），是指攻击者发送目的主机已接收过的包，来达到欺骗系统的目的，主要用于身份认证过程，破坏认证的正确性。

jti 是被放到 JWT 中的唯一 ID，可以防止重放攻击。