什么是 JWT？

JWT 是 JSON Web Token 的缩写。它是一种紧凑、URL 安全的令牌格式，用于以 JSON 对象的形式在各方之间安全地传输信息。这些信息经过数字签名，因此可以被验证和信任。JWT 最常用于 Web 和移动应用程序中的身份验证和授权。

历史背景

JWT 由 IETF（互联网工程任务组）提出，并于 2015 年 5 月作为 RFC 7519 正式标准化。它是作为更广泛的 JSON 对象签名与加密（JOSE）框架的一部分而开发的。JWT 迅速成为 REST API 和单页应用程序的主流令牌格式，在许多 Web 场景中取代了基于 XML 的较重替代方案（如 SAML 令牌）。

结构

JWT 由三个以点号分隔的 Base64URL 编码部分组成：header.payload.signature（头部.载荷.签名）。

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9
.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkFsaWNlIiwiaWF0IjoxNTE2MjM5MDIyfQ
.SflKxwRJSMeKKF2QT4fwpMeJf36POk6yJV_adQssw5c

1. 头部（Header）

头部指定令牌类型和所使用的签名算法：

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

2. 载荷（Payload）

载荷包含声明（Claims）——关于用户的陈述和附加元数据。标准声明包括：

• sub — Subject（用户标识符）
• iat — Issued at（签发时间，Unix 时间戳）
• exp — Expiration time（过期时间，Unix 时间戳）
• iss — Issuer（签发者）
• aud — Audience（预期接收方）

{
  "sub": "1234567890",
  "name": "Alice",
  "role": "admin",
  "iat": 1516239022,
  "exp": 1516242622
}

3. 签名（Signature）

签名通过使用密钥（或非对称算法的私钥）对编码后的头部和载荷进行签名来创建。它确保令牌未被篡改：

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

JWT 身份验证工作流程

1. 用户使用凭据（用户名 + 密码）登录
2. 服务器验证凭据并创建签名的 JWT
3. 服务器将 JWT 返回给客户端
4. 客户端存储 JWT（通常存于内存或 localStorage 中）
5. 客户端在每次请求中通过 Authorization: Bearer <token> 请求头发送 JWT
6. 服务器验证签名并读取声明，无需查询数据库

签名算法

• HS256 / HS384 / HS512 — HMAC 与 SHA-2。使用单个共享密钥进行签名和验证。简单快速，但所有参与方必须共享该密钥。
• RS256 / RS384 / RS512 — RSA 与 SHA-2。使用私钥签名、公钥验证。验证方无法创建新令牌。
• ES256 / ES384 / ES512 — ECDSA 与 SHA-2。与 RSA 类似，但密钥长度更短、性能更好。

常见使用场景

• 身份验证（Authentication） — 用户登录后，无需服务端 Session 存储即可跨多个请求保持登录状态
• 授权（Authorization） — 在令牌中嵌入用户角色和权限，使每个微服务能够独立做出访问决策
• 信息交换 — 在分布式架构中，在服务之间传递经过验证的数据
• 单点登录（SSO） — 一次登录即可使用同一 JWT 访问多个应用程序

安全规则

• 载荷仅经过 Base64 编码，未被加密——切勿在 JWT 中存储密码或敏感数据
• 始终通过 HTTPS 传输 JWT，以防止拦截
• 设置较短的 exp 过期时间（通常为 15–60 分钟），并使用刷新令牌
• 在信任令牌之前，务必在服务器端验证签名和 exp 声明
• 永远不要接受 alg: none 算法——它会完全禁用签名验证
• 将令牌存储在内存或 httpOnly Cookie 中，而非 localStorage，以降低 XSS 风险