什么是 JWT？JSON Web Token 工作原理（附示例）

什么是 JWT？

JSON Web Token（JWT） 是一种紧凑、URL 安全的字符串，用于在双方之间传递经过验证的声明。可以把它想象成一张签名的数字票据：服务器签发它，客户端存储它，每次后续请求都将其作为身份证明提交。

JWT 是自包含的——令牌本身携带所需数据，因此服务器无需在每次请求时都查询数据库。

JWT 的三部分

一个 JWT 看起来像这样：

xxxxx.yyyyy.zzzzz

用点号分隔后，得到三个 Base64URL 编码的部分：

1. 头部（Header）

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

声明令牌类型和签名算法。常见算法：HS256（HMAC-SHA256，对称）、RS256（RSA，非对称）、ES256（ECDSA）。

2. 载荷（Payload / Claims）

{
  "sub": "user_123",
  "name": "Alice",
  "role": "admin",
  "iat": 1716825600,
  "exp": 1716829200
}

包含实际数据（“声明”）。标准注册声明：

重要：载荷仅经过 Base64URL 编码，并未加密。任何人都可以解码。切勿在载荷中放置密码或敏感的个人身份信息。

3. 签名（Signature）

HMACSHA256(
  base64UrlEncode(header) + "." + base64UrlEncode(payload),
  secret
)

签名用于验证令牌未被篡改。如果头部或载荷的任何一位发生变化，签名将失效。

JWT 认证工作原理（分步说明）

1. 用户发送凭据（用户名 + 密码）到 POST /login
2. 服务器验证凭据
3. 服务器创建包含用户声明的 JWT，并使用密钥签名
4. 服务器将 JWT 返回给客户端
5. 客户端存储 JWT（内存、localStorage、httpOnly cookie）
6. 客户端在每次请求中发送 JWT：Authorization: Bearer <token>
7. 服务器在每次请求时验证签名——无需数据库查询
8. 服务器直接从载荷中读取声明

JWT 与 Session 令牌对比

经验法则：对于需要即时注销的传统 Web 应用，使用 Session；对于 API 和分布式系统，使用 JWT。

常见 JWT 安全错误

1. 使用 "alg: none"

一些早期库在 alg 设置为 "none" 时会接受未签名的令牌。始终显式验证算法：

jwt.verify(token, secret, { algorithms: ['HS256'] });

2. 将 JWT 存储在 localStorage 中

localStorage 可通过 JavaScript 访问，容易受到 XSS 攻击。对于基于浏览器的应用，优先使用 httpOnly cookie。

3. 服务之间共享对称密钥

使用 HS256 时，每个服务都需要相同的密钥来验证令牌——这意味着任何服务也可以签发令牌。使用 RS256/ES256，这样只有认证服务拥有私钥；其他服务只需要公钥。

4. 过期时间过长且无刷新机制

一个 30 天有效且无法撤销的 JWT 是安全负担。推荐模式：

• 访问令牌：短生命周期（15 分钟）
• 刷新令牌：长生命周期（7–30 天），存储在 httpOnly cookie 中，每次使用后轮换

5. 未验证 exp

始终验证过期时间。大多数库会自动执行此操作，但请确认它未被禁用。

无需库解码 JWT

function decodeJwt(token) {
  const [headerB64, payloadB64] = token.split('.');
  const decode = (str) => JSON.parse(atob(str.replace(/-/g, '+').replace(/_/g, '/')));
  return {
    header: decode(headerB64),
    payload: decode(payloadB64),
  };
}

const { payload } = decodeJwt(myToken);
console.log(payload.sub); // user_123

常见问题

问：可以在没有 HTTPS 的情况下使用 JWT 吗？ 不可以。始终使用 HTTPS。没有 TLS，令牌可能被拦截并重用（重放攻击）。

问：如何在 JWT 过期前使其失效？ 选项：维护服务器端黑名单/拒绝列表、使用短过期时间 + 刷新令牌、或更改签名密钥（会使所有令牌失效）。

问：JWT 载荷的最大大小是多少？ 没有硬性限制，但请保持较小（1 KB 以下）。较大的令牌会增加请求开销。避免存储每次请求都需要从数据库查询的内容。

问：JWT 和 OAuth 是一样的吗？ 不是。JWT 是一种令牌格式。OAuth 2.0 是一种授权协议，可以使用 JWT 作为其令牌格式。

→ 使用 JWT 解析器 检查并解码任何 JWT 令牌。