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JWT 签名和验证签名的过程

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素明诚
素明诚
Full stack development

生成（签名）JWT​

确定 Header：Header 通常包含两部分信息：使用的算法（比如 HS256 表示 HMAC SHA-256）和 Token 类型（通常是 JWT）。

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

构建 Payload：Payload 包含 claims，这些 claims 可以是注册的 claims、公共的 claims 或私有的 claims

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

签名：使用 Header 中指定的算法和一个密钥对 Header 和 Payload 进行签名。签名的目的是验证 Token 在传输过程中未被篡改。

例如，如果使用 HMAC SHA-256，签名过程将是

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

组合 JWT：将编码后的 Header、Payload 和签名组合成一个 JWT。格式通常为header.payload.signature。

JWT 验证过程​

分解 JWT：首先，从 JWT 字符串中分离出 Base64 编码的 Header、Payload 和 Signature。JWT 通常形如header.payload.signature。

Base64 解码：将编码的 Header 和 Payload 解码回它们原始的 JSON 格式的字符串。

重新生成签名：使用相同的算法（Header 中指定的，如 HMAC SHA-256）和secret对解码后的 Header 和 Payload 重新生成签名。具体步骤如下：

  1. 将解码后的 Header 和 Payload 重新转换成 Base64 编码的字符串。
  2. 将这两个 Base64 字符串用点.连接起来形成一个新的字符串。
  3. 使用secret作为密钥，对这个字符串进行 HMAC SHA-256 运算，生成新的签名。

比较签名：将重新生成的签名与 JWT 中原来包含的签名进行比较。如果两者相同，则认为 JWT 是有效的，没有被篡改，且是由掌握secret的实体发行的。

Secret 的作用​

在这个验证过程中，secret起到的是保证签名真实性和数据未被篡改的关键角色：

  1. 签名的安全性：只有知道secret的实体才能正确生成和验证签名。这意味着即使有人截获了 JWT，但没有secret，他们也无法生成新的有效签名，从而无法伪造有效的 JWT。
  2. 数据的完整性：通过比较重新生成的签名和 JWT 中的签名，可以确认数据在传输过程中未被修改。因为任何对 Header 或 Payload 的改动都会导致新生成的签名与原签名不匹配。

检查 Claims：验证签名之后，还需要检查 Payload 中的 claims，如exp（过期时间）来确定 Token 的有效性。

注意​

虽然 JWT 的 Header 和 Payload 是使用 Base64 编码的，这种编码是可逆的，因此任何人都可以看到内容。如果需要保密 Payload 中的数据，应考虑对 Payload 进行加密，这种情况下通常使用 JWE（JSON Web Encryption）。