面试题：安全认证之JWT在移动应用中的基础实践

Question

请阐述JWT在移动应用安全认证中的基本原理，以及在移动客户端和后端服务器之间，JWT是如何传递和验证的？

Answer 1

JWT基本原理

1. 结构：JWT 由三部分组成，分别是头部（Header）、载荷（Payload）和签名（Signature）。
   • 头部：通常包含两部分信息，令牌的类型（如 JWT）和使用的哈希算法，如 HMAC SHA256 或 RSA 等。它会被 Base64Url 编码形成 JWT 的第一部分。
   • 载荷：携带一些声明（claims），这些声明是关于实体（通常是用户）和其他数据的陈述。例如，用户的身份信息、权限等。它同样会被 Base64Url 编码形成 JWT 的第二部分。不过要注意，由于载荷是可解码的，不要在其中放置敏感信息。
   • 签名：为了创建签名部分，需要使用编码后的头部、编码后的载荷、一个密钥（secret）和头部中指定的签名算法。签名用于验证消息在传递过程中没有被更改，并且在使用私钥签名的情况下，还可以验证 JWT 的发送者的身份。
2. 工作原理：当用户登录成功后，后端服务器会生成一个 JWT，这个 JWT 包含了用户的相关信息。之后，每次用户向服务器发送请求时，都会在请求头或请求参数中携带这个 JWT。服务器接收到请求后，通过验证 JWT 的签名来确认 JWT 的真实性和完整性，从而确认用户的身份和权限。

JWT在移动客户端和后端服务器之间的传递和验证

1. 传递：
   • 登录阶段：用户在移动客户端输入登录信息，客户端将这些信息发送到后端服务器进行验证。如果验证通过，后端服务器生成 JWT。
   • 后续请求阶段：移动客户端将服务器返回的 JWT 存储在本地（如本地存储、内存等）。在后续向服务器发送请求时，客户端会将 JWT 放在请求头中（通常是 Authorization 头，格式为 Bearer <JWT>），或者在某些情况下也可能放在请求参数中发送给后端服务器。
2. 验证：
   • 服务器端验证：后端服务器接收到请求及其中的 JWT 后，首先从 JWT 中提取头部和载荷部分进行解码，获取其中的信息。然后，使用与生成签名时相同的密钥和算法，根据解码后的头部和载荷重新计算签名。将计算得到的签名与 JWT 中的签名进行对比，如果两者一致，则说明 JWT 是有效的，用户身份得到验证；如果不一致，则说明 JWT 可能被篡改或无效，服务器拒绝该请求。
   • 常见验证点：除了验证签名外，服务器还可能验证 JWT 的一些其他信息，如 JWT 是否过期（通过载荷中的 exp 声明）、受众（aud 声明）是否匹配等。