4.4 golang之JWT实现

什么是JSON Web Token？

JSON Web Token（JWT）是一个开放标准（RFC 7519），它定义了一种紧凑且自包含的方式，用于在各方之间以JSON方式安全地传输信息。由于此信息是经过数字签名的，因此可以被验证和信任。可以使用秘密（使用HMAC算法）或使用RSA或ECDSA的公钥/私钥对对JWT进行签名。

直白的讲jwt就是一种用户认证（区别于session、cookie）的解决方案。

出现的背景

众所周知，在jwt出现之前，我们已经有session、cookie来解决用户登录等认证问题，为什么还要jwt呢？

这里我们先了解一下session，cookie。

session

熟悉session运行机制的同学都知道，用户的session数据以file或缓存（redis、memcached）等方式存储在服务器端，客户端浏览器cookie中只保存sessionid。服务器端session属于集中存储，数量不大的情况下，没什么问题，当用户数据逐渐增多到一程度，就会给服务端管理和维护带来大的负担。

session有两个弊端：

1、无法实现跨域。

2、由于session数据属于集中管理里，量大的时候服务器性能是个问题。

优点：

1、session存在服务端，数据相对比较安全。

2、session集中管理也有好处，就是用户登录、注销服务端可控。

cookie

cookie也是一种解决网站用户认证的实现方式，用户登录时，服务器会发送包含登录凭据的Cookie到用户浏览器客户端，浏览器会将Cookie的key/value保存用户本地（内存或硬盘），用户再访问网站，浏览器会发送cookie信息到服务器端，服务器端接收cookie并解析来维护用户的登录状态。

cookie避免session集中管理的问题，但也存在弊端：

1、跨域问题。

2、数据存储在浏览器端，数据容易被窃取及被csrf攻击，安全性差。

优点：

1、相对于session简单，不用服务端维护用户认证信息。

2、数据持久性。

jwt

jwt通过json传输，php、java、golang等很多语言支持，通用性比较好，不存在跨域问题。传输数据通过数据签名相对比较安全。客户端与服务端通过jwt交互，服务端通过解密token信息，来实现用户认证。不需要服务端集中维护token信息，便于扩展。当然jwt也有其缺点。

缺点：

1、用户无法主动登出，只要token在有效期内就有效。这里可以考虑redis设置同token有效期一直的黑名单解决此问题。

2、token过了有效期，无法续签问题。可以考虑通过判断旧的token什么时候到期，过期的时候刷新token续签接口产生新token代替旧token。

jwt设置有效期

可以设置有效期，加入有效期是为了增加安全性，即token被黑客截获，也只能攻击较短时间。设置有效期就会面临token续签问题，解决方案如下

通常服务端设置两个token

  • Access Token：添加到 HTTP 请求的 header 中，进行用户认证，请求接口资源。
  • refresh token：用于当 Access Token过期后，客户端传递refresh token刷新 Access Token续期接口，获取新的Access Token和refresh token。其有效期比 Access Token有效期长。

jwt构成：

  • Header：TOKEN 的类型，就是JWT，签名的算法，如 HMAC SHA256、HS384
  • Payload：载荷又称为Claim，携带的信息，比如用户名、过期时间等，一般叫做 Claim
  • Signature：签名，是由header、payload 和你自己维护的一个 secret 经过加密得来的

jwt使用

这里推荐个使用比较多的开源项目github.com/dgrijalva/jwt-go，更多文档。

示例：

  1. package main
  3. import (
  4.     "fmt"
  5.     "github.com/dgrijalva/jwt-go"
  6.     "time"
  7. )
  8. const (
  9.     SECRETKEY = "243223ffslsfsldfl412fdsfsdf"//私钥
  10. )
  11. //自定义Claims
  12. type CustomClaims struct {
  13.     UserId int64
  14.     jwt.StandardClaims
  15. }
  16. func main() {
  17.     //生成token
  18.     maxAge:=60*60*24
  19.     customClaims :=&CustomClaims{
  20.         UserId: 11,//用户id
  21.         StandardClaims: jwt.StandardClaims{
  22.             ExpiresAt: time.Now().Add(time.Duration(maxAge)*time.Second).Unix(), // 过期时间，必须设置
  23.             Issuer:"jerry",   // 非必须，也可以填充用户名，
  24.         },
  25.     }
  26.     //采用HMAC SHA256加密算法
  27.     token:=jwt.NewWithClaims(jwt.SigningMethodHS256, customClaims)
  28.     tokenString,err:= token.SignedString([]byte(SECRETKEY))
  29.     if err!=nil {
  30.         fmt.Println(err)
  31.     }
  32.     fmt.Printf("token: %v\n", tokenString)
  34.     //解析token
  35.     ret,err :=ParseToken(tokenString)
  36.     if err!=nil {
  37.         fmt.Println(err)
  38.     }
  39.     fmt.Printf("userinfo: %v\n", ret)
  40. }
  42. //解析token
  43. func ParseToken(tokenString string)(*CustomClaims,error)  {
  44.     token, err := jwt.ParseWithClaims(tokenString, &CustomClaims{}, func(token *jwt.Token) (interface{}, error) {
  45.         if _, ok := token.Method.(*jwt.SigningMethodHMAC); !ok {
  46.             return nil, fmt.Errorf("Unexpected signing method: %v", token.Header["alg"])
  47.         }
  48.         return []byte(SECRETKEY), nil
  49.     })
  50.     if claims, ok := token.Claims.(*CustomClaims); ok && token.Valid {
  51.         return claims,nil
  52.     } else {
  53.         return nil,err
  54.     }
  55. }

运行结果：

token: eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJVc2VySWQiOjExLCJleHAiOjE1OTA5MTk1NDAsImlzcyI6ImplcnJ5In0.FppmbbHRrS4wd5wen73vYPOvtzycOrn2JZlK6JRjEGk userinfo: &{11 { 1590919540 0 jerry 0 }}

Claims

  1. Audience string `json:"aud,omitempty"`  
  2. ExpiresAt int64 `json:"exp,omitempty"`  
  3. Id string `json:"jti,omitempty"` 
  4. IssuedAt int64 `json:"iat,omitempty"`  
  5. Issuer string `json:"iss,omitempty"`  
  6. NotBefore int64 `json:"nbf,omitempty"`  
  7. Subject string `json:"sub,omitempty"`
  9. aud: 接收jwt的一方
  10. exp: jwt的过期时间，这个过期时间必须要大于签发时间
  11. jti: jwt的唯一身份标识，主要用来作为一次性token,从而回避重放攻击。
  12. iat: jwt的签发时间
  13. iss: jwt签发者
  14. nbf: 定义在什么时间之前，该jwt都是不可用的.就是这条token信息生效时间.这个值可以不设置,但是设定后,一定要大于当前Unix UTC,否则token将会延迟生效.
  15. sub: jwt所面向的用户

以上用到了CustomClaims，也可以用简单的方法

示例

  1. package main
  3. import (
  4.     "fmt"
  5.     "github.com/dgrijalva/jwt-go"
  6.     "time"
  7. )
  8. const (
  9.     SECRETKEY = "243223ffslsfsldfl412fdsfsdf"//私钥
  10. )
  11. //自定义Claims
  12. type CustomClaims struct {
  13.     UserId int64
  14.     jwt.StandardClaims
  15. }
  16. func main() {
  17.     //生成token
  18.     maxAge:=60*60*24
  19.     // Create the Claims
  20.     //claims := &jwt.StandardClaims{
  21.     //    //    ExpiresAt: time.Now().Add(time.Duration(maxAge)*time.Second).Unix(), // 过期时间，必须设置,
  22.     //    //    Issuer:    "jerry",// 非必须，也可以填充用户名，
  23.     //    //}
  25.     //或者用下面自定义claim
  26.     claims := jwt.MapClaims{
  27.         "id":       11,
  28.         "name":       "jerry",
  29.         "exp": time.Now().Add(time.Duration(maxAge)*time.Second).Unix(), // 过期时间，必须设置,
  30.     }
  32.     token := jwt.NewWithClaims(jwt.SigningMethodHS256, claims)
  33.     tokenString, err := token.SignedString([]byte(SECRETKEY))
  34.     if err!=nil {
  35.         fmt.Println(err)
  36.     }
  37.     fmt.Printf("token: %v\n", tokenString)
  39.     //解析token
  40.     ret,err :=ParseToken(tokenString)
  41.     if err!=nil {
  42.         fmt.Println(err)
  43.     }
  44.     fmt.Printf("userinfo: %v\n", ret)
  45. }
  47. //解析token
  48. func ParseToken(tokenString string)(jwt.MapClaims,error)  {
  49.     token, err := jwt.Parse(tokenString, func(token *jwt.Token) (interface{}, error) {
  50.         // Don't forget to validate the alg is what you expect:
  51.         if _, ok := token.Method.(*jwt.SigningMethodHMAC); !ok {
  52.             return nil, fmt.Errorf("Unexpected signing method: %v", token.Header["alg"])
  53.         }
  55.         // hmacSampleSecret is a []byte containing your secret, e.g. []byte("my_secret_key")
  56.         return []byte(SECRETKEY), nil
  57.     })
  58.     if claims, ok := token.Claims.(jwt.MapClaims); ok && token.Valid {
  59.         return claims,nil
  60.     } else {
  61.         return nil,err
  62.     }
  63. }

运行结果类似

token: eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJleHAiOjE1OTA5MzUzMDUsImlkIjoxMSwibmFtZSI6ImplcnJ5In0.fapE0IiOEe_TqoMCThbNTHUvgWiHPEk0rm-9uPIcvPU userinfo: map[exp:1.590935305e+09 id:11 name:jerry]

小结：

  • 服务端生成的jwt返回客户端可以存到cookie也可以存到localStorage中（相比cookie容量大），存在cookie中需加上 HttpOnly 的标记，可以防止 XSS) 攻击。
  • 尽量用https带证书网址访问。
  • session和jwt没有绝对好与不好，各有其擅长的应用环境，请根据实际情况选择。

参考资料

https://github.com/guyan0319/golang_development_notes

https://godoc.org/github.com/dgrijalva/jwt-go

https://blog.csdn.net/weixin_43613053/article/details/84642140

https://www.cnblogs.com/flipped/p/12973557.html

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