JWT (JSON Web Token) 的深入解析
1. 什么是JWT？
JWT是一种开放标准（RFC 7519），用于在网络应用环境中以简洁的方式安全地传递信息。它由三部分组成：头部、有效载荷和签名。每一部分都是经过Base64Url编码后用点号（.）连接形成一个字符串。
- 头部通常包含令牌的类型（即“JWT”）以及所使用的签名算法，如HMAC SHA256或RSA。
- 有效负载则承载了用户的信息，称为声明。这些声明可以分为注册声明、公共声明和私有声明。
- 签名通过将编码后的头部与有效负载结合，再加上一个密钥进行哈希运算生成，以确保数据没有被篡改。
2. JWT如何工作？
当用户登录时，身份验证服务器会根据其凭据发放一个JWT。这个令牌随后被客户端存储，并在随后的API请求中作为Authorization header的一部分发送给服务端。服务端接收到该令牌后，将首先对其进行解码，然后核实签名。如果验证成功，那么就可以信任其中携带的信息，从而实现无状态认证。
3. JWT的优缺点
优势
- 无状态性：不需要在服务器上保存会话信息，使得扩展更加容易。
- 跨域支持：适应多平台、多设备访问场景，可以轻松处理不同来源之间的授权问题。
- 灵活性高：能够容纳复杂的数据结构，不仅限于简单标识符，还可携带角色等其他上下文信息。
劣势
- 签名策略需谨慎选择，一旦密钥泄露可能导致严重安全隐患.
- 数据无法更新，因为如果需要修改任何内容，都必须再生成新的TOKEN.
- 较大的Token体积相较于传统Session可能影响性能.
4. 使用案例分析
许多现代Web应用程序采用JWT来增强安全性。例如，在单页应用程序(SPA)中，当用户完成登录，前端直接获取并存储该token。在之后所有受保护资源请求的时候，这个token将自动附加到HTTP headers里，无需每次都重新输入用户名密码。同时，通过设定token过期时间，实现更好的控制及防护措施，提高系统整体安全水平。
另一个常见实例是在微服务架构内，各个服务间也能利用jwt互通鉴权，实现各子模块独立但又协同工作的良好效果。
5.JWT vs Cookies
尽管cookie依然广泛用于管理会话，但jwt提供了一种替代方案，需要注意二者之间的重要区别：
- Cookie通常依赖于浏览器，而jwt针对的是API调用，更加灵活且易于整合；
- 安全方面来看，如果cookie未设置HttpOnly属性，则存在XSS攻击风险；而id_token中的敏感数据不会暴露，因此呈现出一定优势；
总结而言，两者各有所长，根据具体需求选择最合适的方法至关重要。如同时使用，也要关注两者交互时产生的问题，例如CSRF攻击风险等必要防范机制须同步实施保障终极安全目标达成。
常见问答
Q: 如何保证JWT的保密性？
A: 应选用HTTPS协议传输，同时不要将敏感数据放入payload中，只保证唯一ID即可。此外，要采取合理强度随机数作为秘钥，并及时轮换秘钥以提高保密程度。
Q: 如果丢失了Jwt，会有什么风险？
A: 一旦Jwt失效或者秘密被盗取，恶意人士便可以伪造合法身份，有机会执行未经允许操作。因此建议设置短生命周期，以及引入黑名单机制监控异常行为发生情况以作预警反制举措。
参考文献：
1.Joseph Huber, "Understanding JSON Web Tokens."
2.Matt Raible, "Securing Java Spring Boot Applications with OAuth and OpenID Connect."
