面试官：小伙子，你这单点登陆学的能够啊

我尝试用八幅漫画先让你们理解如何设计正常的用户认证系统，而后再延伸到单点登陆系统。

JWT 简介

JSON Web Token（JWT）是一个很是轻巧的规范。这个规范容许咱们使用JWT在用户和服务器之间传递安全可靠的信息。

让咱们来假想一下一个场景。在A用户关注了B用户的时候，系统发邮件给B用户，而且附有一个连接“点此关注A用户”。连接的地址能够是这样的

https://your.awesome-app.com/make-friend/?from_user=B&target_user=A

上面的URL主要经过URL来描述这个固然这样作有一个弊端，那就是要求用户B用户是必定要先登陆的。可不能够简化这个流程，让B用户不用登陆就能够完成这个操做。JWT就容许咱们作到这点。

JWT 的组成

一个JWT实际上就是一个字符串，它由三部分组成:头部、载荷与签名。

载荷（Payload）

咱们先将上面的添加好友的操做描述成一个JSON对象。其中添加了一些其余的信息，帮助从此收到这个JWT的服务器理解这个JWT。

{
    "iss": "John Wu JWT",
    "iat": 1441593502,
    "exp": 1441594722,
    "aud": "www.example.com",
    "sub": "jrocket@example.com",
    "from_user": "B",
    "target_user": "A"
}

这里面的前五个字段都是由JWT的标准所定义的。

• iss: 该JWT的签发者
• sub: 该JWT所面向的用户
• aud: 接收该JWT的一方
• exp(expires): 何时过时，这里是一个Unix时间戳
• iat(issued at): 在何时签发的

这些定义均可以在标准中找到。

将上面的JSON对象进行[base64编码]能够获得下面的字符串。这个字符串咱们将它称做JWT的Payload（载荷）。

eyJpc3MiOiJKb2huIFd1IEpXVCIsImlhdCI6MTQ0MTU5MzUwMiwiZXhwIjoxNDQxNTk0NzIyLCJhdWQiOiJ3d3cuZXhhbXBsZS5jb20iLCJzdWIiOiJqcm9ja2V0QGV4YW1wbGUuY29tIiwiZnJvbV91c2VyIjoiQiIsInRhcmdldF91c2VyIjoiQSJ9

若是你使用Node.js，能够用Node.js的包base64url来获得这个字符串。

var base64url = require('base64url')
var header = {
    "from_user": "B",
    "target_user": "A"
}
console.log(base64url(JSON.stringify(header)))
// 输出：eyJpc3MiOiJKb2huIFd1IEpXVCIsImlhdCI6MTQ0MTU5MzUwMiwiZXhwIjoxNDQxNTk0NzIyLCJhdWQiOiJ3d3cuZXhhbXBsZS5jb20iLCJzdWIiOiJqcm9ja2V0QGV4YW1wbGUuY29tIiwiZnJvbV91c2VyIjoiQiIsInRhcmdldF91c2VyIjoiQSJ9

头部（Header）

JWT还须要一个头部，头部用于描述关于该JWT的最基本的信息，例如其类型以及签名所用的算法等。这也能够被表示成一个JSON对象。

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

在这里，咱们说明了这是一个JWT，而且咱们所用的签名算法（后面会提到）是HS256算法。

对它也要进行Base64编码，以后的字符串就成了JWT的Header（头部）。

eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9

签名（签名）

将上面的两个编码后的字符串都用句号.链接在一块儿（头部在前），就造成了

eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJmcm9tX3VzZXIiOiJCIiwidGFyZ2V0X3VzZXIiOiJBIn0

这一部分的过程在node-jws的源码中有体现

最后，咱们将上面拼接完的字符串用HS256算法进行加密。在加密的时候，咱们还须要提供一个密钥（secret）。若是咱们用mystar做为密钥的话，那么就能够获得咱们加密后的内容

rSWamyAYwuHCo7IFAgd1oRpSP7nzL7BF5t7ItqpKViM

这一部分又叫作签名。

最后将这一部分签名也拼接在被签名的字符串后面，咱们就获得了完整的JWT

eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJmcm9tX3VzZXIiOiJCIiwidGFyZ2V0X3VzZXIiOiJBIn0.rSWamyAYwuHCo7IFAgd1oRpSP7nzL7BF5t7ItqpKViM

因而，咱们就能够将邮件中的URL改为

https://your.awesome-app.com/make-friend/?jwt=eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJmcm9tX3VzZXIiOiJCIiwidGFyZ2V0X3VzZXIiOiJBIn0.rSWamyAYwuHCo7IFAgd1oRpSP7nzL7BF5t7ItqpKViM

这样就能够安全地完成添加好友的操做了！

用户认证八步走

所谓用户认证（Authentication），就是让用户登陆，而且在接下来的一段时间内让用户访问网站时可使用其帐户，而不须要再次登陆的机制。

小知识：可别把用户认证和用户受权（Authorization）搞混了。用户受权指的是规定并容许用户使用本身的权限，例如发布帖子、管理站点等。

首先，服务器应用（下面简称“应用”）让用户经过Web表单将本身的用户名和密码发送到服务器的接口。这一过程通常是一个HTTP POST请求。建议的方式是经过SSL加密的传输（https协议），从而避免敏感信息被嗅探。

接下来，应用和数据库核对用户名和密码。

核对用户名和密码成功后，应用将用户的id（图中的user\_id）做为JWT Payload的一个属性，将其与头部分别进行Base64编码拼接后签名，造成一个JWT。这里的JWT就是一个形同lll.zzz.xxx的字符串。

应用将JWT字符串做为该请求Cookie的一部分返回给用户。注意，在这里必须使用HttpOnly属性来防止Cookie被JavaScript读取，从而避免跨站脚本攻击（XSS攻击）。

在Cookie失效或者被删除前，用户每次访问应用，应用都会接受到含有jwt的Cookie。从而应用就能够将JWT从请求中提取出来。

应用经过一系列任务检查JWT的有效性。例如，检查签名是否正确；检查Token是否过时；检查Token的接收方是不是本身（可选）。

应用在确认JWT有效以后，JWT进行Base64解码（可能在上一步中已经完成），而后在Payload中读取用户的id值，也就是user\_id属性。这里用户的id为1025。

应用从数据库取到id为1025的用户的信息，加载到内存中，进行ORM之类的一系列底层逻辑初始化。

应用根据用户请求进行响应。

单点登陆

Session方式来存储用户id，一开始用户的Session只会存储在一台服务器上。对于有多个子域名的站点，每一个子域名至少会对应一台不一样的服务器，例如：

www.taobao.com
nv.taobao.com
nz.taobao.com
login.taobao.com

因此若是要实如今login.taobao.com登陆后，在其余的子域名下依然能够取到Session，这要求咱们在多台服务器上同步Session。

使用JWT的方式则没有这个问题的存在，由于用户的状态已经被传送到了客户端。所以，咱们只须要将含有JWT的Cookie的domain设置为顶级域名便可，例如

Set-Cookie: jwt=lll.zzz.xxx; HttpOnly; max-age=980000; domain=.taobao.com

注意domain必须设置为一个点加顶级域名，即.taobao.com。这样，taobao.com和*.taobao.com就均可以接受到这个Cookie，并获取JWT了。

做者：子回（John Wu）
blog.leapoahead.com/2015/09/07/user-authentication-with-jwt/