什么是JWT？本篇文章帶大家了解一下JWT，介紹一下JWT在node中的應用，以及JWT的優缺點，希望對大家有所幫助！
什么是JWT
JWT也就是JSON Web Token的縮寫，也就是為了在網絡應用環境中一種認證解決方案，在傳統的認證機制中，無非是一下幾個步驟：
1. 用戶將賬號密碼發送到服務器；
2. 服務器通過驗證賬號密碼后，會在當前session中保存一些用戶相關的信息，用戶角色或者過期時間等等；
3. 服務器給用戶一個session_id, 寫入用戶的Cookie或者客戶端自行保存在本地；
4. 用戶每次請求服務，都需要帶上這個session_id，或許會通過Cookie，或者其他的方式；
5. 服務器接收到后，回去數據庫查詢當前的session_id，校驗該用戶是否有權限；
這種模式有一種優勢在于，服務器隨時可以終止用戶的權限，可以去數據庫修改或者刪除當前用戶的session信息。但是也有一點不好的，就是如果是服務器集群的話，所有的機器就需要共享這些session信息，確保每臺服務器都能夠獲取到相同的session存儲信息。雖然可以解決這些問題，但是工程量巨大。
JWT方案的優勢呢，就是不保存這些信息，token數據保存在客戶端，每次接受請求時，只需要校驗就好。
JWT的原理
簡單說一下JWT的原理，其實就是客戶端發送請求認證的時候，服務器在認證用戶之后，會生成一個JSON對象，大概包括“你是誰，你是干嘛的等等，到期時間”這些信息，重要的是一定要有到期時間；大致格式為：
{
username: "賊煩字符串er",
role: "世代碼農",
endTime: "2022年5月20日"
}但是不會用這么膚淺的方式傳給你，它會通過制定的簽名算法和你提交的payload的一些信息進行可逆的簽名算法進行簽名后傳輸，大致的格式我用一張圖片表示：
由圖片可以看出，返回的信息大致分為三部分，左側為簽名之后的結果，也就是返回給客戶端的結果，右側也是就Decoded的源碼了，三部分由“點”隔開，分別由紅、紫、青三種顏色一一對應：
第一個紅色部分是Header，Header中主要是指定了的方式，圖中的簽名算法（默認HS256）就是帶有 SHA-256 的 HMAC 是一種對稱算法, 雙方之間僅共享一個密鑰，typ字段標識為JWT類型；
第二個紫色部分payload，就是一個JSON對象，也就是實際要傳輸的數據，官方有七個字段可以使用：
iss (issuer)：簽發人
exp (expiration time)：過期時間
sub (subject)：主題
aud (audience)：受眾
nbf (Not Before)：生效時間
iat (Issued At)：簽發時間
jti (JWT ID)：編號
除了這些字段，你還可以搞一些自定義的字段，由于JWT默認是不加密的，所以在使用的時候盡量注意不要使用一些敏感數據。
第三部分就是
Signature簽名，這一部分，是由你自己指定且只有服務器存在的秘鑰，然后使用頭部指定的算法通過下面的簽名方法進行簽名。
JWT的簡單使用
下面我們來感受一下具體的使用：
第一步：我們需要搭建一個nodejs的項目；通過npm init -y初始化一個項目；之后我們需要安裝依賴，分別按狀express、jsonwebtoken和nodemon三個依賴:
npm i express jsonwebtoken nodemon
之后在package.json中的scripts字段中添加nodemon app.js命令：
"scripts": {
"start": "nodemon app.js"
},第二步：初始化一下node應用，在根目錄下創建app.js文件；
// app.js
const express = require("express");
const app = express();
app.use(express.json());
app.listen(3000, () => {
console.log(3000 + " listening..."); // 監聽3000端口
});第三步：引入jsonwebtoken依賴，并且創建接口和服務器的私鑰；
// app.js
//...
const jwt = require("jsonwebtoken");
const jwtKey = "~!@#$%^&*()+,";
// ...這里面的jwtKey是我們自定義保存僅限保存在服務器中的私鑰，之后我們開始寫一個 /login 接口，用來登錄，并且創建本地的模擬數據庫用來校驗，并通過jwt.sign方法進行校驗簽名：
// app.js
const database = {
username: "username",
password: "password",
};
app.post("/login", (req, res) => {
const { username, password } = req.body;
if (username === database.username && password === database.password) {
jwt.sign(
{
username,
},
jwtKey,
{
expiresIn: "30S",
},
(_, token) => {
res.json({
username,
message: "登陸成功",
token,
});
}
);
}
});上面代碼中我們創建了database變量來模擬創建了本地的賬號密碼數據庫，用來校驗登陸；接下來建立了一個/login的post接口，在校驗賬號密碼完全匹配之后，我們通過jsonwebtoken包導入的jwt對象下的人sign方法進行簽名，這個方法有三種接口簽名：
export function sign( payload: string | Buffer | object, secretOrPrivateKey: Secret, options?: SignOptions, ): string; export function sign( payload: string | Buffer | object, secretOrPrivateKey: Secret, callback: SignCallback, ): void; export function sign( payload: string | Buffer | object, secretOrPrivateKey: Secret, options: SignOptions, callback: SignCallback, ): void;
這里用到了函數重載的方式實現接口，我們這里將實現最后一個接口簽名，第一個參數可以是一個自定義的對象類型，也可以是一個Buffer類型，還可以直接是一個string類型，我們的源碼使用了object類型，自定義了一些字段，因為jwt在進行簽名是也會對這些數據一并進行簽名，但是值得注意的是，這里盡量不要使用敏感數據，因為JWT默認是不加密的，它的核心就是簽名，保證數據未被篡改，而檢查簽名的過程就叫做驗證。
當然你也可以對原始Token進行加密后傳輸；
第二個參數：是我們保存在服務器用來簽名的秘鑰，通常在客戶端-服務端模式中，JWS 使用 JWA 提供的 HS256 算法加上一個密鑰即可，這種方式嚴格依賴密鑰，但在分布式場景，可能多個服務都需要驗證JWT，若要在每個服務里面都保存密鑰，那么安全性將會大打折扣，要知道，密鑰一旦泄露，任何人都可以隨意偽造JWT。
第三個參數：是簽名的選項SignOptions，接口的簽名：
export interface SignOptions {
algorithm?: Algorithm | undefined;
keyid?: string | undefined;
expiresIn?: string | number | undefined;
/** expressed in seconds or a string describing a time span [zeit/ms](https://github.com/zeit/ms.js). Eg: 60, "2 days", "10h", "7d" */
notBefore?: string | number | undefined;
audience?: string | string[] | undefined;
subject?: string | undefined;
issuer?: string | undefined;
jwtid?: string | undefined;
mutatePayload?: boolean | undefined;
noTimestamp?: boolean | undefined;
header?: JwtHeader | undefined;
encoding?: string | undefined;
}這里我們用的是expiresIn字段，指定了時效時間，使用方法參考這個文檔；
第四個參數是一個回調，回調的第二個參數就是我們通過簽名生成的token，最后將這個token返回給前端，以便存儲到前端本地每次請求是帶上到服務端進行驗證。
接下來，我們來驗證一下這個接口： 我是在vscode安裝的REST Client插件，之后在根目錄創建一個request.http的文件，文件內寫上請求的信息：
POST http://localhost:3000/login
content-type: application/json
{
"username": "username",
"password": "password"
}之后在命令行執行npm run start命令啟動服務，之后在requset.http文件上方點擊Send Request按鈕，發送請求：
請求成功后，會看到這樣的響應報文：
token字段就是我們JWT生成的token;
下面來驗證一下這個token是否有效，我們在寫一個登錄過后的接口：
app.get("/afterlogin", (req, res) => {
const { headers } = req;
const token = headers["authorization"].split(" ")[1];
// 將token放在header的authorization字段中
jwt.verify(token, jwtKey, (err, payload) => {
if (err) return res.sendStatus(403);
res.json({ message: "認證成功", payload });
});
});這段代碼中，通過獲取請求頭中的authorization字段中的token進行獲取之前通過JWT生成的token。 之后通過調用jwt.verify校驗方法校驗這個token是否有效，這個方法分別有三個參數：
// 有四個接口簽名，可以自行查文檔 export function verify( token: string, // 需要檢驗的token secretOrPublicKey: Secret | GetPublicKeyOrSecret, // 定義在服務器的簽名秘鑰 callback?: VerifyCallback<JwtPayload | string>, // 獲取校驗信息結果的回調 ): void;
接下來我們把剛才響應的token復制到請求頭中：
### GET http://localhost:3000/afterlogin authorization: Bearer eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJ1c2VybmFtZSI6InVzZXJuYW1lIiwiaWF0IjoxNjUyNzg5NzA3LCJleHAiOjE2NTI3ODk3Mzd9.s9fk3YLhxTUcpUgCfIK4xQN58Hk_XEP5y9GM9A8jBbY
前面的Bearer認證， 是http協議中的標準認證方式
同樣點擊Send Request當看到下面圖片的響應，就意味著響應成功:
其實以上就是JWT的一些簡單的用法，接下來再說一下JWT本身存在的優缺點.
JWT的不足
JWT占用的存儲空間其實并不小，如果我們需要簽名做過多的信息，那么token很可能會超出cookie的長度限制，例如對比一下這兩張圖片：
很明顯，隨著payload的信息量增大，token的長度也會增加；
安全性，其實如果
token的占用空間過大，Cookie最大存儲空間只有4kb前端可以存儲在localStorage之類的本地存儲，但是會帶來一個問題，如果不是放在cookie的話，安全性就會大打折扣，就會有通過js腳本獲取到的風險，就意味著任何hacker都可以拿著它做任何事情；不靈活的時效性，其實JWT的某方面意義在于用戶
token不需要持久化存儲，而是采用服務器校驗的方式對token進行有效校驗，剛才看到了，簽名也是把到期時間一并簽名的，如果改變到期時間token就會被篡改，由于沒有存儲和手動更改時效的方法，所以很難立刻將這個token刪掉，如果用戶重復登陸兩次，生成兩個token，那么原則上兩個token都是有效的；
總結
以上主要講了幾點：
JWT的原理，主要是通過服務器的私鑰對JSON的簽名產生的
token進行會話；也介紹了JWT內部數據的組成，是由Header用來指定簽名算法和類型的，payload來傳輸JSON數據，Signature來對數據進行簽名算法，放置篡改；
具體介紹了一下如何通過nodejs使用JWT，通過
sign方法進行數據簽名，verify方法進行簽名驗證；
還介紹了一些JWT的不足：
一個是存儲空間隨著簽名數據量的增大而增加;
再有就是安全性，如果由于存儲空間過大將無法存儲在安全級別相對較高的
Cookie中，導致腳本可以隨意獲??；再有就是時效性，無法靈活的控制
token的時效性；
這個是上面nodejs的demo源碼，可供參考；
https://github.com/wangzi6224/jwt-usage-nodejs
