什么是JWT？
JWT，全称为JSON Web Token，是一种开放标准（RFC 7519），用于在各方之间以JSON对象的形式安全地传递信息。JWT可以被用来验证身份及防篡改，因其数字签名的特性，使得接收者能够确认数据的真实性和完整性。JWT通常用于API授权和用户认证场景。
JWT的结构
JWT主要由三部分组成：头部（Header）、载荷（Payload）和签名（Signature）。
头部通常包含两部分信息：令牌的类型（JWT）和所使用的签名算法（如HMAC SHA256或RSA）。它的示例格式如下：
{
"alg": "HS256",
"typ": "JWT"
}
载荷部分则是存放用户信息的地方，通常包含用户的基本资料及其他需要传递的信息，比如有效期。载荷不是加密的，因此请勿存放敏感信息。示例格式如下：
{
"sub": "1234567890",
"name": "John Doe",
"admin": true
}
最后，签名部分通过将头部和载荷信息进行编码并与秘密密钥（不向外分享的密钥）结合生成，以确保内容的完整性。例子如下：
HMACSHA256(base64UrlEncode(header) + "." +
base64UrlEncode(payload),
secret)
最终生成的JWT格式为：xxxxx.yyyyy.zzzzz。
如何生成JWT
生成JWT的流程相对简单，以下是具体步骤：
- 创建头部信息，指定算法和类型。
- 创建载荷，添加用户信息和其他数据。
- 将头部和载荷进行Base64Url编码，得到两个字符串。
- 使用密钥对编码后的头部和载荷进行签名，得到签名部分。
- 将三个部分通过“.”连接，得到最终的JWT。
具体实现可根据所使用的编程语言进行，相应的库通常可以很简便地生成JWT。
如何验证JWT
验证JWT的步骤如下：
- 拆分JWT，获取头部、载荷和签名部分。
- 重新使用密钥和算法对头部与载荷进行签名，得到一个新的签名。
- 比对新生成的签名和JWT中提供的签名，判断是否一致。
- 如果一致，说明JWT未被篡改，并且可以继续读取载荷中的信息；如果不一致，则JWT无效。
JWT的优缺点
JWT由于其结构和工作原理，具备一定的优点和缺点。
优点包括：
- 简化了信息传递，JSON格式易于解析。
- 可以存放多种信息，支持多种使用场景。
- 无状态，服务器不需要存储用户会话，提高了扩展性。
缺点方面：
- 载荷不是加密的，敏感信息需要谨慎处理。
- 无法主动使JWT失效，过期后需重新获取。
- 签名算法如果不安全，JWT的安全性会下降。
JWT在服务端的使用
在服务器上使用JWT通常涉及以下几个步骤：
- 用户通过登录接口提供用户名和密码。
- 服务器验证用户凭证，若通过则生成JWT并返回给用户。
- 用户在后续请求中携带这个JWT，例如放在HTTP请求的Authorization头部。
- 服务器每次接收到请求时，先验证JWT的合法性，再处理请求。
这样就实现了用户身份验证和信息安全传递。
JWT可以用于哪些场景？
JWT的适用场景非常广泛，主要包括：
- API认证：常用于Web API的用户认证，特别是RESTful API。
- 单点登录（SSO）：通过JWT实现跨域的单点登录，提升用户体验。
- 用户信息存储：可以在JWT中存储用户的基本信息，以减少数据库查询的次数。
JWT和其他认证方式相比，哪个更好？
JWT相较于传统的会话认证（例如使用Cookies存储会话）有几个明显的优势：
首先，JWT是无状态的，减少了服务器的内存占用。而传统会话则需要服务器存储大量的用户会话数据。其次，JWT可以很方便地在各类网页、移动应用等多平台之间传递。
然而，JWT的缺点是缺乏快速失效的机制，例如用户注销后，JWT仍然可以在过期前继续使用，因此在处理敏感操作时可能需要额外的检查。
如何确保JWT的安全性？
为了确保JWT的安全性，首先要使用强密码作为签名的密钥。其次，在生成JWT时，避免将敏感数据放入载荷中。还有，要设置合理的过期时间，以降低JWT被盗后的风险。
如果使用的是RS256等公钥加密算法，可以将公钥给对外用户，私钥则由服务器保管，提升了整体安全性。此外，使用HTTPS协议来传输JWT，以防止在网络中被窃取。
