JWT 令牌详解：结构、安全性与最佳实践

JSON Web Token 出现在几乎所有现代认证系统中。Authorization 头部中那个长字符串——eyJhbGciOiJIUzI1NiIs...——就是一个 JWT，理解它的内部结构和工作原理对于构建安全的应用程序至关重要。

什么是 JWT？

JWT 是一种紧凑的、URL 安全的令牌格式，用于在两方之间传递声明（数据）。它是自包含的——令牌本身携带了验证其真实性和提取用户数据所需的信息，无需查询数据库。

使用我们的 JWT 编码器/解码器即时解码任何 JWT。粘贴一个令牌，即可查看其 header、payload 和 signature 的详细解析。

JWT 结构：三个部分

每个 JWT 都有三个 Base64URL 编码的部分，由点分隔：

header.payload.signature

Header

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

指定签名算法和令牌类型。

Payload

{
  "sub": "user123",
  "name": "Alex Chen",
  "role": "admin",
  "iat": 1708963200,
  "exp": 1709049600
}

包含声明——实际的数据。标准声明包括 sub（主题）、iat（签发时间）和 exp（过期时间）。

Signature

通过使用密钥对编码后的 header 和 payload 进行签名来创建。这可以防止篡改——任何修改都会使签名无效。

JWT 认证的工作流程

用户使用凭据登录
服务器创建包含用户声明的 JWT 并签名
服务器将 JWT 返回给客户端
客户端在后续请求的 Authorization 头部中携带 JWT
服务器验证签名并提取声明——无需查询数据库

安全最佳实践

始终验证签名

永远不要在未验证签名的情况下信任 JWT。在开发过程中，使用我们的 JWT 解码器来检查令牌的 payload，但在生产环境中务必进行密码学验证。

使用较短的过期时间

JWT 一旦签发就无法撤销（不同于会话令牌）。保持较短的过期时间（15-60 分钟），并使用刷新令牌来维持长期会话。

选择合适的算法

HS256 — 使用 SHA-256 的 HMAC，对称密钥。简单、快速，适合单服务器应用
RS256 — 使用 SHA-256 的 RSA，非对称密钥。更适合多个服务需要验证令牌的分布式系统
永远不要使用 "none" — alg: "none" 漏洞已经导致了真实世界的安全事件

保护好密钥

你的 JWT 签名密钥是认证系统的主密钥。安全存储、定期轮换，永远不要在客户端代码中暴露。

不要在 Payload 中存储敏感数据

JWT 的 payload 是 Base64 编码的，不是加密的。任何人都可以解码。永远不要包含密码、信用卡号或机密信息。

常见的 JWT 错误

不验证过期时间 — 始终检查 exp 声明
将 JWT 存储在 localStorage 中 — 容易受到 XSS 攻击。应使用 httpOnly cookie
令牌过大 — JWT 会出现在每个请求头中。保持 payload 精简
不使用 HTTPS — 通过 HTTP 传输的 JWT 可能被截获

常见问题

JWT 可以被撤销吗？

不能直接撤销——JWT 是无状态的。变通方案包括：较短的过期时间、令牌黑名单，或者更改签名密钥（这会使所有令牌失效）。

我应该用 JWT 来管理会话吗？

JWT 非常适合 API 认证和微服务。对于传统的 Web 会话，使用 cookie 的服务器端会话通常更简单、更安全。

JWT 和 OAuth 有什么区别？

OAuth 是一个授权框架。JWT 是一种令牌格式。OAuth 可以使用 JWT 作为访问令牌，但它们解决的是不同的问题。