面试题：安全认证之JWT在用户权限管理系统中的基础应用

Question

请阐述JWT（JSON Web Token）的基本组成结构，以及在基于JWT的用户权限管理系统中，如何通过JWT实现用户身份验证和简单的权限判断。

Answer 1

JWT基本组成结构

1. Header（头部）：
   • 内容：通常由两部分组成，令牌的类型（如JWT）和所使用的签名算法，例如 { "alg": "HS256", "typ": "JWT" }。
   • 编码：经过Base64Url编码后成为JWT的第一部分。
2. Payload（负载）：
   • 内容：包含声明（claims），这些声明是关于实体（通常指用户）和其他数据的陈述。有三种类型的声明：注册声明（如iss，exp，sub等）、公共声明和私有声明。例如 { "sub": "1234567890", "name": "John Doe", "iat": 1516239022 }。
   • 编码：同样经过Base64Url编码后成为JWT的第二部分。
3. Signature（签名）：
   • 生成：要创建签名部分，需要使用编码后的头部、编码后的负载、一个密钥（secret）和头部中指定的签名算法。例如，如果使用HMAC SHA256算法，签名会按如下方式创建：HMACSHA256( base64UrlEncode(header) + "." + base64UrlEncode(payload), secret)。
   • 作用：用于验证消息在传输过程中没有被更改，并且在使用私钥签名的情况下，还可以验证JWT的发送者身份。

通过JWT实现用户身份验证和简单权限判断

1. 用户身份验证：
   • 登录流程：用户在客户端输入用户名和密码，发送到服务器端进行验证。如果服务器验证通过，会生成一个JWT，其中Payload部分会包含用户的标识信息（如用户ID等）。
   • 验证流程：客户端收到JWT后，在后续的请求中，会将JWT放在请求头（如Authorization: Bearer <token>）中发送给服务器。服务器接收到请求后，会从请求头中提取JWT，使用相同的密钥和签名算法对JWT的Signature进行验证。如果验证通过，说明JWT是由合法服务器生成且未被篡改，从而确认用户身份。
2. 简单权限判断：
   • 权限信息存储：在生成JWT时，可以在Payload部分添加用户的权限信息，例如 { "sub": "1234567890", "name": "John Doe", "iat": 1516239022, "permissions": ["read:article", "write:article"] }。
   • 权限判断流程：当服务器接收到需要权限验证的请求时，解析JWT获取其中的权限信息。然后根据请求的操作（如访问某个API接口），判断用户是否具备相应的权限。例如，如果请求是读取文章，服务器会检查JWT中permissions字段是否包含read:article权限，如果包含则允许访问，否则拒绝访问。