面试官：如何实现JWT鉴权机制？说说你的思路

Love The Way You Lie 2022-10-07 07:55 184阅读 0赞

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## 一、是什么 ##

JWT（JSON Web Token），本质就是一个字符串书写规范，如下图，作用是用来在用户和服务器之间传递安全可靠的信息

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在目前前后端分离的开发过程中，使用`token`鉴权机制用于身份验证是最常见的方案，流程如下：

*  服务器当验证用户账号和密码正确的时候，给用户颁发一个令牌，这个令牌作为后续用户访问一些接口的凭证
 *  后续访问会根据这个令牌判断用户时候有权限进行访问

`Token`，分成了三部分，头部（Header）、载荷（Payload）、签名（Signature），并以`.`进行拼接。其中头部和载荷都是以`JSON`格式存放数据，只是进行了编码

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### header ###

每个JWT都会带有头部信息，这里主要声明使用的算法。声明算法的字段名为`alg`，同时还有一个`typ`的字段，默认`JWT`即可。以下示例中算法为HS256

{  "alg": "HS256",  "typ": "JWT" }

因为JWT是字符串，所以我们还需要对以上内容进行Base64编码，编码后字符串如下：

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9

### payload ###

载荷即消息体，这里会存放实际的内容，也就是`Token`的数据声明，例如用户的`id`和`name`，默认情况下也会携带令牌的签发时间`iat`，通过还可以设置过期时间，如下：

{
      "sub": "1234567890",
      "name": "John Doe",
      "iat": 1516239022
    }

同样进行Base64编码后，字符串如下：

eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiaWF0IjoxNTE2MjM5MDIyfQ

### Signature ###

签名是对头部和载荷内容进行签名，一般情况，设置一个`secretKey`，对前两个的结果进行`HMACSHA25`算法，公式如下：

Signature = HMACSHA256(base64Url(header)+.+base64Url(payload),secretKey)

一旦前面两部分数据被篡改，只要服务器加密用的密钥没有泄露，得到的签名肯定和之前的签名不一致

## 二、如何实现 ##

`Token`的使用分成了两部分：

*  生成token：登录成功的时候，颁发token
 *  验证token：访问某些资源或者接口时，验证token

### 生成 token ###

借助第三方库`jsonwebtoken`，通过`jsonwebtoken` 的 `sign` 方法生成一个 `token`：

*  第一个参数指的是 Payload
 *  第二个是秘钥，服务端特有
 *  第三个参数是 option，可以定义 token 过期时间

const crypto = require("crypto"),
      jwt = require("jsonwebtoken");
    // TODO:使用数据库
    // 这里应该是用数据库存储，这里只是演示用
    let userList = [];
    
    class UserController {
      // 用户登录
      static async login(ctx) {
        const data = ctx.request.body;
        if (!data.name || !data.password) {
          return ctx.body = {
            code: "000002", 
            message: "参数不合法"
          }
        }
        const result = userList.find(item => item.name === data.name && item.password === crypto.createHash('md5').update(data.password).digest('hex'))
        if (result) {
          // 生成token
          const token = jwt.sign(  
            {
              name: result.name
            },
            "test_token", // secret
            { expiresIn: 60 * 60 } // 过期时间：60 * 60 s
          );
          return ctx.body = {
            code: "0",
            message: "登录成功",
            data: {
              token
            }
          };
        } else {
          return ctx.body = {
            code: "000002",
            message: "用户名或密码错误"
          };
        }
      }
    }
    
    module.exports = UserController;

在前端接收到`token`后，一般情况会通过`localStorage`进行缓存，然后将`token`放到`HTTP`请求头`Authorization` 中，关于`Authorization` 的设置，前面要加上 Bearer ，注意后面带有空格

axios.interceptors.request.use(config => {
      const token = localStorage.getItem('token');
      config.headers.common['Authorization'] = 'Bearer ' + token; // 留意这里的 Authorization
      return config;
    })

### 校验token ###

使用 `koa-jwt` 中间件进行验证，方式比较简单

/ 注意：放在路由前面
    app.use(koajwt({
      secret: 'test_token'
    }).unless({ // 配置白名单
      path: [/\/api\/register/, /\/api\/login/]
    }))

*  secret 必须和 sign 时候保持一致
 *  可以通过 unless 配置接口白名单，也就是哪些 URL 可以不用经过校验，像登陆/注册都可以不用校验
 *  校验的中间件需要放在需要校验的路由前面，无法对前面的 URL 进行校验

获取`token`用户的信息方法如下：

router.get('/api/userInfo',async (ctx,next) =>{
        const authorization =  ctx.header.authorization // 获取jwt
        const token = authorization.replace('Beraer ','')
        const result = jwt.verify(token,'test_token')
        ctx.body = result

注意：上述的`HMA256`加密算法为单秘钥的形式，一旦泄露后果非常的危险

在分布式系统中，每个子系统都要获取到秘钥，那么这个子系统根据该秘钥可以发布和验证令牌，但有些服务器只需要验证令牌

这时候可以采用非对称加密，利用私钥发布令牌，公钥验证令牌，加密算法可以选择`RS256`

## 三、优缺点 ##

优点：

*  json具有通用性，所以可以跨语言
 *  组成简单，字节占用小，便于传输
 *  服务端无需保存会话信息，很容易进行水平扩展
 *  一处生成，多处使用，可以在分布式系统中，解决单点登录问题
 *  可防护CSRF攻击

缺点：

*  payload部分仅仅是进行简单编码，所以只能用于存储逻辑必需的非敏感信息
 *  需要保护好加密密钥，一旦泄露后果不堪设想
 *  为避免token被劫持，最好使用https协议

## 参考文献 ##

*  http://www.ruanyifeng.com/blog/2018/07/json\_web\_token-tutorial.html
 *  https://blog.wangjunfeng.com/post/golang-jwt/
 *  https://vue3js.cn/interview/

\--The End--

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