JWT及OAuth2

一、跨域认证的问题

互联网服务离不开用户认证。一般流程是下面这样。

1、用户向服务器发送用户名和密码。
2、服务器验证通过后，在当前对话（session）里面保存相关数据，比如用户角色、登录时间等等。
3、服务器向用户返回一个 session_id，写入用户的 Cookie。
4、用户随后的每一次请求，都会通过 Cookie，将 session_id 传回服务器。
5、服务器收到 session_id，找到前期保存的数据，由此得知用户的身份。

这种模式的问题在于，扩展性（scaling）不好。单机当然没有问题，如果是服务器集群，或者是跨域的服务导向架构，就要求 session 数据共享，每台服务器都能够读取 session。

举例来说，A 网站和 B 网站是同一家公司的关联服务。现在要求，用户只要在其中一个网站登录，再访问另一个网站就会自动登录，请问怎么实现？

一种解决方案是 session 数据持久化，写入数据库或别的持久层。各种服务收到请求后，都向持久层请求数据。这种方案的优点是架构清晰，缺点是工程量比较大。另外，持久层万一挂了，就会单点失败。

另一种方案是服务器索性不保存 session 数据了，所有数据都保存在客户端，每次请求都发回服务器。JWT 就是这种方案的一个代表。

二、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。

javascript { "姓名": "张三", "角色": "管理员", "到期时间": "2018年7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。

三、JWT 的数据结构

实际的 JWT 大概就像下面这样。

它是一个很长的字符串，中间用点（ . ）分隔成三个部分。注意，JWT 内部是没有换行的，这里只是为了便于展示，将它写成了几行。

JWT 的三个部分依次如下。

• Header（头部）
• Payload（负载）
• Signature（签名）

写成一行，就是下面的样子。

javascript Header.Payload.Signature

下面依次介绍这三个部分。

3.1 Header

Header 部分是一个 JSON 对象，描述 JWT 的元数据，通常是下面的样子。

javascript { "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 。

最后，将上面的 JSON 对象使用 Base64URL 算法（详见后文）转成字符串。

3.2 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。

• 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。

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

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。

这个 JSON 对象也要使用 Base64URL 算法转成字符串。

3.3 Signature

Signature 部分是对前两部分的签名，防止数据篡改。

首先，需要指定一个密钥（secret）。这个密钥只有服务器才知道，不能泄露给用户。然后，使用 Header 里面指定的签名算法（默认是 HMAC SHA256），按照下面的公式产生签名。

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

算出签名以后，把 Header、Payload、Signature 三个部分拼成一个字符串，每个部分之间用"点"（ . ）分隔，就可以返回给用户。

3.4 Base64URL

前面提到，Header 和 Payload 串型化的算法是 Base64URL。这个算法跟 Base64 算法基本类似，但有一些小的不同。

JWT 作为一个令牌（token），有些场合可能会放到 URL（比如 http://api.example.com/?token=xxx）。Base64 有三个字符 + 、 / 和 = ，在 URL 里面有特殊含义，所以要被替换掉： = 被省略、 + 替换成 - ， / 替换成 _ 。这就是 Base64URL 算法。

四、JWT 的使用方式

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。

javascript Authorization: Bearer <token>

另一种做法是，跨域的时候，JWT 就放在 POST 请求的数据体里面。

五、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。

六、OAuth2是什么

​ OAuth简单说就是一种授权的协议，只要 授权方和被授权方遵守 这个协议去写代码提供服务，那双方就是实现了OAuth模式。

​ 举例：

​ 你想登录豆瓣去看看电影评论，但你从来没注册过豆瓣账号，又不想新注册一个再使用豆瓣，怎么办呢？不用担心，豆瓣已经为你这种懒人做了准备，用你的qq号可以授权给豆瓣进行登录。

​ 步骤如下:

​ 第一步：在豆瓣官网点击用qq登录。

​ 第二步：跳转到qq登录页面输入用户名密码，然后点授权并登录。

​ 跳回到豆瓣页面，成功登录。

​ 详情如下:

七：理解OAuth2和JWT的区别

​ 1、oauth2有client和scope的概念，jwt没有。如果只是拿来用于颁布token的话，二者没区别。常用的bearer算法oauth、jwt都可以用。应用场景不同而已 ​ 2、Spring Cloud 的权限框架就是用的jwt实现的oauth2 。二者没有必然联系 ​ 3、Token功能不一样，JWT的token是包含用户基本信息的，然后通过加密的方式生成的字符串，服务器端拿到这个token之后不需要再去查询用户基本信息，解析完token之后就能拿到。想想在微服务架构下，用户服务是一个单独的服务，但是其他服务大部分情况下也会需要用户信息，难道要每次用到都去取一次吗？ JWT非常适合微服务。 ​ 4、OAuth2用在使用第三方账号登录的情况(比如使用weibo, qq, github登录某个app)。OAuth2是一个相对复杂的协议, 有4种授权模式, 其中的access code模式在实现时可以使用jwt才生成code, 也可以不用. 它们之间没有必然的联系. ​ 5、JWT是用在前后端分离, 需要简单的对后台API进行保护时使用.(前后端分离无session, 频繁传用户密码不安全) ​ 6、JWT是一种认证协议 。JWT提供了一种用于 发布接入令牌（Access Token), 并对发布的签名接入令牌进行验证的方法。 令牌（Token）本身包含了一系列声明，应用程序可以根据这些声明限制用户对资源的访问。 ​ 7、OAuth2是一种授权框架。提供了一套详细的授权机制（指导）。用户或应用可以通过公开的或私有的设置，授权第三方应用访问特定资源。

总结

总而言之，Oauth2和jwt是完全不同的两种东西，一个是授权认证的框架，另一种则是认证验证的方式方法（轻量级概念）。OAuth2不像JWT一样是一个严格的标准协议，因此在实施过程中更容易出错。尽管有很多现有的库，但是每个库的成熟度也不尽相同，同样很容易引入各种错误。在常用的库中也很容易发现一些安全漏洞。

拓展：OAuth2 和shiro都可以实现授权，他们有啥区别

一、性质不同

1、oauth2 ：是OAuth协议的延续版本，但不向前兼容OAuth 2.0(即完全废止了OAuth1.0)。

2、shiro：是一个强大且易用的Java安全框架。

二、语言不同

1、oauth2 ：PHP、JavaScript，Java

2、shiro：Java

三、用途不同

1、oauth2 ：允许第三方应用代表用户获得访问的权限。

2、shiro：执行身份验证、授权、密码和会话管理。