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JSON Web 令牌(JWT)是如何保护 API 的?

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你可以已经听说过 JSON Web Token (JWT) 是目前用于保护 API 的最新技术。

与大多数安全主题一样,如果你打算使用它,那很有必要去了解它的工作原理(一定程度上)。问题在于,对 JWT 的大多数解释都是技术性的,这一点让人很头疼。

让我们看下,我能否解释清楚 JWT 是如何在不引起你的注意下保护您的 API !

API 验证

** 某些 API 资源需要限制访问** 。例如,我们不希望一个用户能够更改另一个用户的密码。

这就是为什么我们保护某些资源,使用户在允许访问之前提供他的 ID 和密码——换句话说,我们对它们进行身份验证。

保护HTTP API的困难在于请求是 无状态的 —— API 无法知道是否有两个请求来自同一用户。

那么,为什么不要求用户在每次调用 API 时提供其 ID 和密码呢?仅因为那将是可怕的用户体验。

JSON Web Token

我们需要的是一种允许用户仅提供一次其凭证,随后在后续请求中由服务器以另一种方式标识的方式。

为此设计了几种系统,当前的最新标准是 JSON Web Token。

这是一篇 关于该主题的精彩文章 ,它很好地比喻了 JSON Web Token 的工作方式:

想象一下你要入住酒店,而不是一个 API 。「Token」是塑料酒店安全卡,可用于进入你的房间和使用酒店设施,但不能进入任何其他人的房间。

当你退房的时候,你交回卡片。这类似于注销。

Token 的结构

通常, JSON Web Token 是通过 HTTP 请求头发送的。类似如下:

Authorization: Bearer eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIn0.dozjgNryP4J3jVmNHl0w5N_XgL0n3I9PlFUP0THsR8U
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实际上, Token 部分是「Authorization: Bearer」之后的部分,仅是 HTTP 头信息。

在你断定这是难以理解的胡言乱语前,有几件事你很容易注意到。

首先,Token是由三个不同的字符串组成,以句点分隔。这三个部分是 Base64 编码 后的内容,并且分别对应 HeaderPayload 以及 Signature

// Header eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9

// Payload eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIn0

// Signature dozjgNryP4J3jVmNHl0w5N_XgL0n3I9PlFUP0THsR8U

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注意: Base64 是一种转换字符串的方法,以确保在跨网络传输期间不会被弄乱。这不是一种加密方式,任何人都可以 轻松解码 以查看原始数据

我们可以对这些字符串进行解码,以更好地了解JWT的结构。

Header

以下是 Token 中的已解码 Header 部分。Header 是 Token 的元信息。它并没有告诉我们很多帮助你建立基本理解的知识,因此我们不会对此进行任何详细介绍。

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

Payload 能引起更多的关注。如果你想, Payload 可以包含任何数据,但是如果 Token 的目的是 API 访问身份验证,则可以仅包含用户 ID 。

{ 
  "userId": "1234567890" 
}
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请注意, Payload 不安全 。 任何人都可以解码 Token ,并确切了解 Payload 中的内容。因此,我们通常会包含一个 ID ,而不是诸如用户电子邮件之类的敏感识别信息。

即使 Payload 是在 API 上识别用户所需要的全部,它也不能提供身份验证的方法。如果其中包含所有内容,则有人可以轻松找到你的用户 ID 并伪造 Token 。

因此,这使我们进入了 Signature 部分,这是认证 Token 的关键部分。

哈希算法

在解释签名如何工作之前,我们需要定义什么是哈希算法。

首先,它是一个将字符串转换为称为 Hash 的新字符串的函数。例如,假设我们要对字符串「Hello, world」进行哈希处理。这是我们使用 SHA256 哈希算法得到的输出:

4ae7c3b6ac0beff671efa8cf57386151c06e58ca53a78d83f36107316cec125f
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哈希的最重要属性是 你无法通过哈希算法来查看 Hash 的原始文本

有许多不同类型的哈希算法,但 SHA256 通常与 JWT 一起使用。

换句话说,我们不能根据上面的散列值算出原始字符串是 Hello,world。哈希非常复杂,以至于无法猜测原始字符串。

JWT 签名

回到 JWT 结构,来看一下令牌的第三部分,签名。实际上需要计算:

HMACSHA256( 
  base64UrlEncode(header) + "." + base64UrlEncode(payload), 
  "secret string"
);
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下面是对这里发生的情况做解释:

首先, HMACSHA256 是哈希函数的名称, 并带有两个参数:要散列的字符串,以及「secret」。

其次,我们哈希的字符串是 base 64 的编码报头,加上 base 64 的编码有效载荷。

第三, secret 是任意一段字符串,只有服务器知道。

问. 为什么在签名散列中包含标头和有效负载?

这确保了签名对于此特定令牌是唯一的。*

问. secret 是什么?

为了回答这个问题,让我们考虑一下如何伪造令牌。

我们之前说过,您无法通过查看输出来确定哈希的输入。但是,由于我们知道签名包括标头和有效负载,因为它们是公共信息,所以如果您知道哈希算法(提示:通常在标头中指定),则可以生成相同的哈希。

但是只有服务器知道的秘密 * 不是 * 公共信息。将其包含在哈希中可防止某人生成自己的哈希来伪造令牌。而且由于散列会掩盖用于创建散列的信息,因此任何人都无法从散列中找出秘密。

*将私有数据添加到哈希中的过程称为 * salting ,几乎不可能破解令牌。

#认证过程

因此,现在您对令牌的创建方式有了一个很好的了解。您如何使用它来验证您的API?

登录

用户登录时会生成令牌,令牌会与用户模型一起存储在数据库中。

  • loginController.js *
if (passwordCorrect) { 
  user.token = generateToken(user.id); 
  user.save(); 
}
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然后令牌作为authorization头附加到登录请求的响应中。

loginController.js

if (passwordCorrect) { 
  user.token = generateToken(user.id); 
  user.save(); 
  res.headers("authorization", `Bearer ${token}`).send(); 
}
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#验证请求

现在,客户端有了令牌,他们可以将其附加到任何将来的请求以身份验证用户。

当服务器收到带有授权令牌的请求时,将发生以下情况:

1.它解码令牌并从有效载荷中提取ID。

2.它使用此ID在数据库中查找用户。

3.它将请求令牌与用户模型中存储的令牌进行比较。如果它们匹配,则对用户进行身份验证。

authMiddleware.js

const token = req.header.token; 
const payload = decodeToken(token); 
const user = User.findById(payload.id); 
if (user.token = token) { 
  // 通过身份认证
} else {
 // 未通过身份认证
}
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退出登录

如果用户注销,只需删除附加到用户模型的令牌,现在令牌将不再起作用。用户将需要再次登录以生成新令牌。

logoutController.js

user.token = null; 
user.save();
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总结

因此,这是关于如何使用 JSON Web 令牌保护 API 的最基本的说明。希望你不会很头疼。

不过,相关的话题还有很多,所以这里有一些额外的读物:

原文链接:learnku.com/laravel/t/4…
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