面试题：安全认证之JWT基础与区块链应用场景

Question

请阐述JWT的基本组成结构，以及在区块链项目中，可能会在哪些场景下使用JWT进行安全认证？

Answer 1

JWT基本组成结构

1. Header（头部）：通常由两部分组成，令牌的类型（如JWT）和使用的哈希算法，例如 {"alg": "HS256", "typ": "JWT"}。然后将这个JSON对象进行Base64Url编码，形成JWT的第一部分。
2. Payload（负载）：也是一个JSON对象，用来存放实际需要传递的数据。JWT规定了7个官方字段，如 iss（签发者）、exp（过期时间戳）、sub（主题）等，但也可以自定义其他字段。同样将其进行Base64Url编码，成为JWT的第二部分。
3. Signature（签名）：要创建签名部分，需要使用编码后的Header、编码后的Payload、一个密钥（secret）和Header中指定的签名算法。例如使用HMAC SHA256算法，签名公式为 HMACSHA256( base64UrlEncode(header) + "." + base64UrlEncode(payload), secret) 。签名用于验证消息在传递过程中有没有被更改，并且，在使用私钥签名的情况下，还可以验证JWT的发送者的身份。

在区块链项目中可能使用JWT进行安全认证的场景

1. 用户登录与身份验证：在区块链应用的前端登录流程中，用户输入账号密码进行登录，后端验证成功后，生成包含用户身份信息（如地址、权限等）的JWT返回给前端。前端后续请求区块链相关服务时，将JWT放在请求头中，服务端通过验证JWT来确认用户身份，决定是否允许访问。
2. 智能合约调用权限控制：当用户或外部应用程序想要调用区块链上的智能合约时，可能需要先获取一个包含特定权限信息的JWT。例如，只有具有特定权限的JWT才能调用某些敏感的智能合约函数，如资产转移等。智能合约可以通过与外部验证服务（如链下的JWT验证服务器）交互，验证JWT的合法性与权限，确保调用的安全性。
3. 跨链交互认证：在不同区块链之间进行交互时，为了保证跨链通信的安全性和身份认证。例如，当一个区块链的用户想要访问另一个区块链的资源或服务时，源链可以生成一个包含用户身份和相关权限的JWT，目标链通过验证该JWT来确认用户是否有权限进行跨链操作。
4. 节点间通信安全：区块链网络中的节点之间进行数据交互和共识过程中，使用JWT进行身份认证和消息完整性验证。例如，在拜占庭容错共识算法中，节点之间传递的消息可能会附上JWT，以确保消息来源的真实性和防止消息被篡改。