一文了解 JWT Token

在實際開發中，使用令牌認證，還有其他很多好處。掌握令牌認證的原理和實現方法，是 Go 語言開發者，必備的核心技能之一。

由於 miniblog 使用 JWT Token 進行身份認證，爲了降低學習難度併爲後續代碼實現奠定基礎，本節課將介紹 JWT 的核心內容。

JWT 認證流程

學習 JWT 的最佳方式是通過其認證流程理解其原理。認證流程如下圖所示。

上圖展示了 JWT 的認證流程，具體流程如下：

  1. 客戶端（通常是前端）通過用戶名和密碼進行登錄；

  2. 服務端收到請求後會驗證用戶名和密碼，若與數據庫記錄不一致，則認證失敗，若一致，則認證通過。認證通過後，服務端會簽發一個具有有效期的 Token 並返回給客戶端；

  3. 客戶端接收到 Token 後會將其緩存，例如存儲在瀏覽器的 Cookie 或本地存儲中，方便下次調用時使用；

  4. 客戶端在之後的每次 API 請求中攜帶緩存的 Token；

  5. 服務端接收到請求後會驗證請求中攜帶的 Token，驗證通過後繼續處理業務邏輯並返回數據；

  6. 如果 Token 快過期，前端會調用 Token 刷新接口續期 Token，避免用戶再次登錄。之後，會使用續期後的 Token 發送 API 請求。

提示：

Go 項目開發中，Token 有效期通常設置爲 2 小時。

JWT Token 格式

在 JWT 中，Token 由 Header、Payload、Signature 三部分組成，中間用英文點號（.）隔開，並使用 Base64 編碼。JWT Token 示例如下：

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJleHAiOjE3MzkwNzgwMDUsImlhdCI6MTczNTQ3ODAwNSwibmJmIjoxNzM1NDc4MDA1LCJ4LXVzZXItaWQiOiJ1c2VyLXc2aXJrZyJ9.GromRG7kK90UfU_Q5iOSHs_xE-zSk0e0HLHqJQUjYMU

（1）Header 介紹

JWT Token 的 Header 中包含兩部分信息：Token 的類型和 Token 所使用的加密算法。JWT Header 示例如下：

{
  "typ": "JWT",
  "alg": "HS256"
}

上述示例表明，Token 類型是 JWT，加密算法爲 HS256（alg 支持多種加密算法）。

（2）Payload 載荷介紹

Payload 中攜帶了 Token 的具體內容，其中包含一些標準字段，當然也可以添加額外字段以表達更豐富的信息。這些信息可以用於更復雜的處理場景，例如記錄請求的用戶 ID、用戶名等。標準字段包括：

Payload 示例如下所示：

{
  "id": 2,
  "userID": "user-p7q78j",
  "nbf": 1527931805,
  "iat": 1527931805
}

（3）Signature 簽名介紹

Signature 是 Token 的簽名部分，其生成方式如下：

密鑰相當於一個密碼，存儲在服務端，通常通過配置文件設置密鑰的值。

最終生成的 Token 如下所示：

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJleHAiOjE3MzkwNzgwMDUsImlhdCI6MTczNTQ3ODAwNSwibmJmIjoxNzM1NDc4MDA1LCJ4LXVzZXItaWQiOiJ1c2VyLXc2aXJrZyJ9.GromRG7kK90UfU_Q5iOSHs_xE-zSk0e0HLHqJQUjYMU

簽名後，服務端會返回生成的 Token。客戶端在下次請求時會攜帶該 Token，服務端收到 Token 後會解析出 header.payload，然後使用相同的加密算法和密碼對 header.payload 再次加密，並將加密後的 Token 與收到的 Token 進行比對。如果二者相同，則驗證通過；如果不相同，則返回 HTTP 401 Unauthorized 錯誤。

JWT Token 生成示例

下述代碼展示了具體如何生成一個 JWT Token，通過代碼可以詳細的瞭解 Token 生成的方式：

#!/bin/bash

# 定義Header
HEADER='{"alg":"HS256","typ":"JWT"}'

# 定義Payload
PAYLOAD='{"exp":1739078005,"iat":1735478005,"nbf":1735478005,"x-user-id":"user-w6irkg"}'

# 定義Secret（用於簽名）
SECRET="Rtg8BPKNEf2mB4mgvKONGPZZQSaJWNLijxR42qRgq0iBb5"

# 1. Base64編碼Header
HEADER_BASE64=$(echo -n "${HEADER}" | openssl base64 | tr -d '=' | tr '/+' '_-' | tr -d '\n')

# 2. Base64編碼Payload
PAYLOAD_BASE64=$(echo -n "${PAYLOAD}" | openssl base64 | tr -d '=' | tr '/+' '_-' | tr -d '\n')

# 3. 拼接Header和Payload爲簽名數據
SIGNING_INPUT="${HEADER_BASE64}.${PAYLOAD_BASE64}"

# 4. 使用HMAC SHA256算法生成簽名
SIGNATURE=$(echo -n "${SIGNING_INPUT}" | openssl dgst -sha256 -hmac "${SECRET}" -binary | openssl base64 | tr -d '=' | tr '/+' '_-' | tr -d '\n')

# 5. 拼接最終的JWT Token
JWT="${SIGNING_INPUT}.${SIGNATURE}"

# 輸出JWT Token
echo "Generated JWT Token:"
echo "${JWT}"
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來源：https://mp.weixin.qq.com/s/ZVagoxaTg2IcA5RW9vYyBQ

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