什麼是 JWT 以及它們如何工作?

安全的身份驗證和授權機制對於保護敏感信息至關重要。 JSON Web 令牌 (JWT) 是一種非常受歡迎的機制。

JWT 提供了一種可靠且簡化的身份驗證、授權和數據傳輸方法，同時為開發基於互聯網的安全應用程序和 API 服務提供了堅實的基礎。

JWT 簡介

JWT 是獨立的數據結構，兩方可以使用它來傳輸信息。 JWT 由三個不同的部分組成:標頭、有效負載和簽名。每件作品都有特定的用途，以確保代幣的完整性和真實性。

標頭包含有關令牌類別以及用於其身份驗證的加密方法的信息，幫助接收者衡量有效驗證和處理令牌的必要步驟。

有效負載充當傳輸數據或斷言的容器，其中可以包含用戶信息、角色分配、訪問權限和相關上下文元素等詳細信息。然而，應該記住，有效負載是開放給公眾檢查的，因此在處理敏感材料時需要採用強大的加密措施。

數字簽名將加密的標頭、消息正文和服務器專有的機密密鑰融合在一起。這種組合有助於維護身份驗證令牌的準確性和完整性。

為什麼是 JWT?

由於以下幾個關鍵因素，JWT（即 JSON Web Token）已成為當代 Web 構建中不可或缺的一個方面:

與傳統的基於會話的身份驗證方法相比，JWT 具有明顯的優勢，因為它們在無狀態的基礎上運行。與這些需要用戶信息的服務器端存儲和會話管理的方法不同，JWT 不需要此類資源。因此，JWT 的這一屬性有助於提高可擴展性以及在應用程序內的多個服務器之間有效分配計算負擔。

JWT 提供跨域功能，使其能夠在身份驗證跨多個服務和不同域或子域邊界的情況下使用。這使得它們非常適合創建需要無縫身份驗證過程的去中心化系統。

JWT（JSON Web 令牌）通過使用驗證令牌真實性的數字簽名來提供增強的安全性。此外，JWT 通過在其有效負載中僅包含基本信息來最大限度地減少數據漏洞。

JWT 擁有許多優勢，使其非常適合移動應用程序和低帶寬環境，包括相對較小的尺寸和較高的效率。

JWT 實施工作流程

要在應用程序中使用 JSON Web 令牌 (JWT)，您需要遵守如下所述的一系列協議和程序:

服務器成功驗證用戶身份後，會生成 JSON Web 令牌 (JWT)。該令牌是通過標頭、有效負載和密鑰的組合創建的。創建完成後，生成的令牌將從服務器傳輸到客戶端以進行進一步處理。

令牌存儲是身份驗證的一個關鍵方面，客戶端可以安全地維護令牌以供將來使用。這可能涉及使用本地存儲或平台生態系統中可用的安全存儲機制來存儲 JSON Web 令牌 (JWT)。它確保敏感信息受到保護，同時為授權用戶提供無縫訪問。

為了對需要身份驗證的請求進行身份驗證，客戶端在其消息標頭中或作為隨附參數傳輸 JWT。收到後，服務器驗證令牌並從其有效負載中檢索相關數據。

JWT 的有效負載中包含過期時間，允許在指定的持續時間後自動終止所述令牌，因此需要代表客戶端實現刷新令牌機制，以便在原始令牌失效時重新頒發有效憑證。

通過遵循上述措施，人們可以有效地利用 JSON Web Tokens (JWT) 的功能來構建具有增強安全功能的健壯且可擴展的基於 Web 的平台。

JWT 用例和實現

JWT 改變了安全領域，在各個行業都有大量應用。 JWT 的多功能性使其成為保護數字身份和確保數據完整性的重要工具。 JWT 已成功實施的一些關鍵領域包括訪問控制、身份驗證和授權，以及內容分發和用戶管理。此外，JWT 可用於保護 API 請求和響應，從而更輕鬆地管理第三方集成，同時保持高水平的安全性。

用戶身份驗證是現代 Web 應用程序開發的一個重要方面。一種廣泛使用的方法涉及使用 JSON Web 令牌 (JWT) 來促進此過程。這些令牌充當服務器在後續交互過程中有效驗證用戶身份的一種手段。值得注意的是，JWT 固有的不依賴基於會話的存儲機制有助於增強整體系統的可擴展性。

使用 JSON Web 令牌 (JWT) 可以促進單點登錄 (SSO)。登錄到初始系統後，可以生成 JWT 以授予對連接的應用程序的訪問權限。這簡化了流程並維護安全的身份驗證控制。

通過使用 JSON Web 令牌 (JWT) 可以實現安全通信。通過利用這些令牌，微服務和 API 能夠對請求進行身份驗證，而無需依賴集中式身份驗證服務器。這種分散的方法不僅增強了整體可擴展性，而且減輕了網絡資源的壓力。

JWT（JSON Web 令牌）無需傳統的基於密碼的方法，從而促進無縫身份驗證過程。通過利用 JWT，用戶可以通過電子郵件或短信驗證獲得訪問權限，從而增強他們的體驗和安全措施，同時最大限度地減少與被盜憑證相關的潛在風險。

JWT 安全注意事項

JSON Web 令牌 (JWT) 的可靠性取決於嚴格驗證程序的實施。此類協議包括簽名的驗證、加密算法的選擇、時間戳的確認以及發行者的確認。

保護 JWT 免遭篡改和偽造

為了增強 JSON Web 令牌 (JWT) 的安全性，建議使用強大的加密技術（例如 HMAC 或 RSA）對其進行簽名。此驗證過程應在令牌驗證期間進行，以保證安全性和真實性。此外，通過實施防止未經授權的訪問的措施來保護 JWT 簽名中使用的密鑰也至關重要。密鑰輪換和安全密鑰存儲實踐的實施進一步增強了整體安全態勢。

防止常見 JWT 安全漏洞

為了防止潛在的濫用，建議通過到期時間戳將有限的生命週期納入您的 JSON Web 令牌。此措施有助於使任何過時的令牌失效並防止它們被用於惡意目的。在 JWT 中包含“受眾”聲明使您能夠限制其向特定方的傳播，從而阻止未經請求的訪問。為了降低安全風險，必須驗證指定的接收者是否符合預期值。如果懷疑存在違規或未經授權的使用，則必須將受影響的 JWT 撤銷或列入黑名單，作為主動安全策略的一部分。

其他安全注意事項

為了確保 JSON Web 令牌 (JWT) 的安全，應通過安全通信協議（例如 HTTPS）傳輸它們，以防止第三方在傳輸過程中攔截令牌進行未經授權的訪問。此外，最小化 JWT 有效負載的大小以限制敏感信息暴露的可能性也很重要。一般來說，敏感數據應該存儲在服務器端，而不是包含在 JWT 本身中。此外，在創建 JWT 後對其進行驗證和清理至關重要，以減輕與註入攻擊等潛在漏洞相關的風險。

流行的智威湯遜替代品

在 JSON Web 令牌 (JWT) 出現之前，採用了多種方法進行身份驗證和訪問控制。有鑑於此，值得注意的是，存在某些替代方法，這些方法可以根據給定應用的獨特要求進行定制。下面將詳細探討一些此類選項。

有狀態會話

JWT 的一個更傳統的選項是服務器利用有狀態會話，其中服務器維護會話信息。雖然這種方法可以更好地控制服務器端的會話處理，但它也可能會帶來可擴展性問題和某些類型攻擊的漏洞。

OAuth 2.0

OAuth 2.0 是一種廣泛使用的身份驗證標準，它使用戶能夠通過頒髮用於身份驗證請求的令牌並採用用於授權和驗證目的的結構來向外部應用程序提供有限的權限。這種方法的靈活性非常適合需要高度特定的訪問控制級別的情況。

OpenID 連接

OpenID Connect (OIDC) 通過合併附加的身份驗證層來利用 OAuth 2.0 的基礎，這提供了一種普遍適用的方法來確認用戶身份。此增強功能採用 ID 令牌的形式，封裝有關個人用戶的相關數據。此外，這些代幣可以作為每個人身份驗證的無可辯駁的證明。當強大的身份聯合和無縫單點登錄 (SSO) 功能被認為不可或缺時，OIDC 是一個非常合適的選擇。

SAML

安全斷言標記語言（SAML）是一種可擴展標記語言，它利用 XML 來促進與身份驗證和授權相關的安全信息的交換。通過採用這種標準化方法，個人可以僅使用一組唯一的登錄詳細信息在各種不同的數字平台上對自己進行身份驗證，從而實現所謂的“聯合”身份驗證。

SAML 提供了高級別的安全性，但由於其對 XML 的依賴而存在一些限制，這可能會給實施和維護帶來一定的困難。

許多語言和框架支持 JWT

熟練地實現 JSON Web 令牌 (JWT) 可以極大地提高基於 Web 的應用程序的安全性和可擴展性。 JWT 身份驗證的實現可以跨多種編程語言（例如 Python）。此外，使用 JWT 的 Flask 應用程序中的用戶身份驗證也得到了強有力的支持。