Json Web Token身份认证

用户身份认证一般有5种方式

HTTP Basic authentication
在发送请求时在HTTP头中加入authentication字段，将用Base64编码的用户名和密码作为值，每次发送请求的时候都要发送用户名和密码，实现比较简单。
Cookies
向后台发送用户名和密码，在用户名和密码通过验证后，保存返回的Cookie作为用户已经登录的凭证，每次请求时附带这个Cookie
Signatures
用户拿到服务器给的私钥，在发送请求前，将整个请求使用私钥来加密，发送的将是一串加密信息，此方式只适用于API
One-Time Passwords
一次一密，每次登录时使用不同的密码，一般由服务端通过邮件将密码发给用户，这种登录方式比较繁琐
JSON Web Token
用户发送按照约定，向服务端发送Header、Payload和Signature，并包含认证信息(密码)，验证通过后服务端返回一个token，之后用户使用该token作为登录凭证，适合于移动端和api

因为前后端分离的缘故，现在的后台多数只提供数据部分，一般使用JSON格式，所以JSON Web Token是比较流行的认证方式。

JWT的认证方式相比其他的认证方式有一下优点：

信息可用HMAC或RSA加密，信息安全性较高
生成的密文短，密文可以包含所有用户信息，认证过期时间或用户权限等自定义信息
适合用于手机应用和单页面应用的身份认证
使用灵活，一旦取得了JWT，可以通过POST方式或添加入HTTP头中发送

JWT结构

JWT包含3个部分

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

Header

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

JWT的头部是固定的，alg是算法的意思表示该JWT使用的是何种算法加密。typ字段值是固定的JWT

Payload

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

负载部分就是具体的认证信息，通过修改这部分的内容来控制认证信息如用户权限等。除了一些保留字段exp(过期时间)、aud、iss等外，使用方法跟普通Json一样。

Signature

签名，也就是密钥，用来保证密文的安全强度

以上3部分都经过Base64Url处理后用.分隔再使用HMAC SHA256或RSA加密为一段字符串

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

具体的使用在JWT.IO上有演示

JWT使用流程

jwt diagram

客户端POST用户名和密码到服务端，若对安全要求较高可以是加密后的用户名或密码，服务端把拿到的用户名和密码与数据库中的对比，若相同则按照上面的流程生成JWT，然后返回客户端。在此之后客户端的所有请求，可以在Authorization HTTP头或POST数据中附带得到的JWT。服务端验证JWT并解析出Payload部分，以此来判断用户的权限。

JWT的使用方法很简单，就拿node.js的包node-jsonwebtoken来说加密和验证就两个函数jwt.sign，jwt.verify并且jwt.io中提供了很多语言的JWT包。