密钥JWT的组成和算法

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码乐 发表于 2025/02/20 10:22:35 2025/02/20
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【摘要】 1 简介本文简介密码的组成和算法,它与密码散列存储不同,但是是否可以替代为Bcrypt设计? 2 JWT的组成和算法JWT(JSON Web Token) 是一种开放标准(RFC 7519)定义的紧凑型数据格式,用于在各方之间安全传递 JSON 数据。JWT 本质上是一种 Token 认证机制,与密码散列存储(如 Bcrypt)有明显的区别。JWT的组成JWT 通常由三部分组成,每部分之间...

1 简介

本文简介密码的组成和算法,它与密码散列存储不同,但是是否可以替代为Bcrypt设计?

2 JWT的组成和算法

JWT(JSON Web Token) 是一种开放标准(RFC 7519)定义的紧凑型数据格式,用于在各方之间安全传递 JSON 数据。JWT 本质上是一种 Token 认证机制,与密码散列存储(如 Bcrypt)有明显的区别。

  • JWT的组成

JWT 通常由三部分组成,每部分之间用点 (.) 分隔:

Header(头部):元数据

描述 JWT 的元信息,如签名算法类型。
常见结构:

	{
	  "alg": "HS256", // 签名算法
	  "typ": "JWT"    // Token 类型
	}
  • Payload(负载):用户数据

包含应用场景相关的数据(例如用户ID、角色等)。

常见结构:

	{
	  "sub": "1234567890", // 用户ID
	  "name": "John Doe",
	  "admin": true,
	  "exp": 1672531200 // 过期时间(Unix时间戳)
	}
  • Signature(签名):校验完整性

通过指定的算法(如 HMAC-SHA256),对 Header 和 Payload 进行签名,防止数据被篡改。
签名生成:

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

完整的 JWT 示例:

	eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9
	.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiYWRtaW4iOnRydWV9
	.SflKxwRJSMeKKF2QT4fwpMeJf36POk6yJV_adQssw5c

3 算法和用途

JWT 支持两种签名算法:

对称加密(如 HS256):需要共享一个密钥(secret)。
非对称加密(如 RS256):使用公钥和私钥对签名和验证。
  • 与散列存储的用途区别

JWT:用途
主要用于身份验证,传递用户信息(如登录令牌)。它的设计目标是作为凭证,并非用于存储密码。

JWT:安全机制

依赖签名机制(如 HMAC 或 RSA),确保数据未被篡改。但数据是可解码的,不能提供加密存储功能。

JWT:性能需求

侧重于签名和验证的性能,在客户端和服务器之间传递信息时快速。

JWT:数据保留

Token 通常存储在客户端,由服务器验证。

密码散列用途:用于安全地存储用户的密码,防止在数据库泄露时明文密码被暴露。
密码散列安全机制:依赖单向散列(如 Bcrypt、PBKDF2、Argon2),不可逆设计,确保即使数据库泄露,攻击者也无法还原明文密码。
密码散列性能需求:算法(如 Bcrypt)通常计算量较高,设计为防御暴力破解。
密码散列数据保留:散列结果存储在服务器数据库中,用于登录验证。

4 不可替代的原因:

JWT 无法直接替代 Bcrypt 作为密码散列存储,原因如下:

Bcrypt 是单向加密,密码无法还原,设计用于存储密码的安全性。
JWT 是一种可解码的 Token,Payload 是可见的,无法满足密码散列存储的需求。

安全性问题:

如果 JWT 的密钥(secret 或私钥)泄露,所有 Token 都可能被伪造。
Bcrypt 的每个密码散列有独立的随机盐,即使攻击者拿到散列值,破解成功率也很低。

场景差异:

JWT 是认证机制的一部分,适合短期验证用户身份。
Bcrypt 专注于密码存储和保护。

  • 结合使用 JWT 和 Bcrypt

虽然 JWT 和 Bcrypt 是针对不同问题设计的,但可以组合使用,构建安全的身份验证系统:

用户注册:

使用 Bcrypt 散列用户密码并存储到数据库。

示例流程:

	hashedPassword, _ := bcrypt.GenerateFromPassword([]byte(userPassword), bcrypt.DefaultCost)
	saveToDatabase(username, string(hashedPassword))

用户登录:

验证用户输入的密码是否匹配数据库中的散列值:

	err := bcrypt.CompareHashAndPassword([]byte(storedHashedPassword), []byte(inputPassword))
	if err != nil {
	    // 密码错误
	} else {
	    // 生成 JWT Token
	    token := generateJWT(userID)
	}

用户认证:

使用 JWT 生成 Token 作为用户登录后的凭证。
示例:

	func generateJWT(userID string) string {
	    token := jwt.NewWithClaims(jwt.SigningMethodHS256, jwt.MapClaims{
	        "user_id": userID,
	        "exp":     time.Now().Add(time.Hour * 24).Unix(),
	    })
	    tokenString, _ := token.SignedString([]byte("your-secret-key"))
	    return tokenString
	}

5 总结

JWT 和 Bcrypt 各有用途,不能互相替代:

Bcrypt 专注于密码存储,防御密码泄露和暴力破解。
JWT 是认证 Token,设计用于验证用户身份。

组合使用最佳实践:

使用 Bcrypt 安全存储密码,使用 JWT 管理登录状态。
通过这种方式,可以实现一个既安全又高效的身份验证系统。

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