Golang怎么使用JWT进行认证和加密

这篇“Golang怎么使用JWT进行认证和加密”文章的知识点大部分人都不太理解，所以小编给大家总结了以下内容，内容详细，步骤清晰，具有一定的借鉴价值，希望大家阅读完这篇文章能有所收获，下面我们一起来看看这篇“Golang怎么使用JWT进行认证和加密”文章吧。

概述

JWT是一个签名的JSON对象，通常用作Oauth3的

Bearer

 token，JWT包括三个用

.

分割的部分：前两部分为使用base64url编码的JSON对象，最后一部分是签名。第一部分称为

header

，包含用于验证最后一部分签名所需的信息，如使用的签名方式和使用的密钥等，中间的部分是程序最关心的部分，称为

Claim

， RFC 7519定义了相关的字段，当然也可以添加自己的字段。

签名 vs 加密

一个token是一个签名的json对象，涉及两方面的内容：

• token的创建者拥有签名的secret

• 数据一旦被签名就不能修改

需要注意的是，JWT并不支持加密，因此任何人都能读取token 的内容。如果需要加密数据，可以使用配套的规范--

JWE

，可以参考这两个库：lestrrat-go/jwx和golang-jwt/jwe。

选择签名方法

签名方法有很多种，在使用前可能需要花时间挑选合适的签名方法，主要考量点为：对称和非对称。

对称签名方法，如HSA，只需要一个secret即可，这也是最简单的签名方法，可以使用任何

[]byte

作为有效的secret。对称加密的计算速度也相对快一些。当token的生产者和消费者都可信的前提下，可以考虑使用对称加密。由于对称加密使用相同的secret进行token的签名和验证，因此不能轻易将密钥分发出去。

非对称签名，如RSA，则使用了不同的密钥进行签名和token验证，因此可以使用私钥生成token，并允许消费者使用公钥进行验证。

JWT和OAuth

这里提一下，OAuth和JWT并不是一回事，一个JWT token只是一个简单的被签名的JSON对象，可以用在所需要的地方，最常见的方式是用在OAuth3认证中。

下面描述了二者是如何交互的：

• OAuth是一种允许身份提供者与用户登录的服务分离的协议。例如，你可以使用Facebook登陆不同的服务(Yelp、Spotify等)，此时用的就是OAuth。

• OAuth定义了几种传递身份验证数据的选项，其中流行的一种方式称为"bearer token"，一个bearer token就是一个只能被已认证的用户持有的简单字符串，即通过提供该token来进行身份认证。从这里可以看出JWT可以作为一种bearer token。

• 由于bearer token用于认证，因此私密性很重要，这也是为什么通常会通过SSL来使用bearer token。

JWT的用法

从上面的官方描述中可以看到JWT其实就是一个字符串，其分为三段：header，主要指定签名方法；claim，用于提供用户身份数据；signature，使用header中指定的签名方法进行签名，签名时主要使用了三个基础数据：

1.签名密钥：在对称签名(如HMAC)中作为哈希数据的一部分，在非对称签名(如ECDSA)中则作为私钥。在JWT的签名和验证过程中都需要使用到密钥。

2.JWT的过期时间：JWT有一个过期时间。在用户登陆服务器之后，服务器会给客户端返回JWT，当客户端服务服务端时会将JWT传递给服务端，服务端除了需要验证客户端的签名之外还需要验证该token是否过期，JWT的过期时间数据位于claims中。

3.claim：主要包含了JWT相关的信息，用户可以扩展自己的claim信息。签名方法会使用这部分信息进行签名。如下是标准的claims，可以看到这部分信息其实与SSL证书中的字段雷同。

type StandardClaims struct {
    Audience  string `json:"aud,omitempty"`
    ExpiresAt int64  `json:"exp,omitempty"`
    Id        string `json:"jti,omitempty"`
    IssuedAt  int64  `json:"iat,omitempty"`
    Issuer    string `json:"iss,omitempty"`
    NotBefore int64  `json:"nbf,omitempty"`
    Subject   string `json:"sub,omitempty"`
}

另外需要注意的是，JWT是使用明文交互的，其中claim中包含了用户的敏感信息，因此需要使用JWE进行加密。

在了解JWT之前可以看下几个重要的术语：

JWS(SignedJWT)：经过签名的jwt，为三段式结构：

header

、

claims

、

signature

JWA：签名算法，即 header中的

alg

字段值。

JWE(EncryptedJWT)：用于加密payload，如JWT，主要字段如下：

const (
    AgreementPartyUInfoKey    = "apu" #(Algorithm) Header Parameter 
    AgreementPartyVInfoKey    = "apv"
    AlgorithmKey              = "alg" #(Algorithm) Header Parameter 
    CompressionKey            = "zip" #(Compression Algorithm) Header Parameter
    ContentEncryptionKey      = "enc" #(Encryption Algorithm) Header Parameter
    ContentTypeKey            = "cty" #(Content Type) Header Parameter
    CriticalKey               = "crit" #(Critical) Header Parameter
    EphemeralPublicKeyKey     = "epk"
    JWKKey                    = "jwk" #(JSON Web Key) Header Parameter
    JWKSetURLKey              = "jku" #(JWK Set URL) Header Parameter
    KeyIDKey                  = "kid" #(Key ID) Header Parameter
    TypeKey                   = "typ" #(Type) Header Parameter
    X509CertChainKey          = "x5c" #(X.509 Certificate Chain) Header Parameter
    X509CertThumbprintKey     = "x5t" #(X.509 Certificate SHA-1 Thumbprint) Header Parameter 
    X509CertThumbprintS256Key = "x5t#S256" #(X.509 Certificate SHA-256 Thumbprint) Header Parameter
    X509URLKey                = "x5u" #(X.509 URL) Header Parameter
)

JWK：是一个JSON数据结构，用于JWS的签名验证以及JWE的加解密，主要字段如下：

const (
    KeyTypeKey                = "kty"      #(Key Type) Parameter
    KeyUsageKey               = "use"      #(Public Key Use) Parameter
    KeyOpsKey                 = "key_ops"  #(Key Operations) Parameter
    AlgorithmKey              = "alg"      #(Algorithm) Parameter
    KeyIDKey                  = "kid"      #(Key ID) Parameter
    X509URLKey                = "x5u"      #(X.509 URL) Parameter
    X509CertChainKey          = "x5c"      #(X.509 Certificate Chain) Parameter
    X509CertThumbprintKey     = "x5t"      #(X.509 Certificate SHA-1 Thumbprint) Parameter 
    X509CertThumbprintS256Key = "x5t#S256" #(X.509 Certificate SHA-256 Thumbprint) Parameter
)

例子

lestrrat-go

库中给出了很多例子。在使用该库之前简单看下主要的函数：

jwt.NewBuilder

：创建一个表示JWT 的结构体(也可以使用

jwt.New

创建)：

type stdToken struct {
    mu            *sync.RWMutex
    dc            DecodeCtx          // per-object context for decoding
    options       TokenOptionSet     // per-object option
    audience      types.StringList   // https://tools.ietf.org/html/rfc7519#section-4.1.3
    expiration    *types.NumericDate // https://tools.ietf.org/html/rfc7519#section-4.1.4
    issuedAt      *types.NumericDate // https://tools.ietf.org/html/rfc7519#section-4.1.6
    issuer        *string            // https://tools.ietf.org/html/rfc7519#section-4.1.1
    jwtID         *string            // https://tools.ietf.org/html/rfc7519#section-4.1.7
    notBefore     *types.NumericDate // https://tools.ietf.org/html/rfc7519#section-4.1.5
    subject       *string            // https://tools.ietf.org/html/rfc7519#section-4.1.2
    privateClaims map[string]interface{} //用户自定义的claims
}

jwt.Sign

：用于对JWT 进行签名，输入为表示JWT元素的

stdToken

，输出为

[]byte

jwt.Parse

：将签名的token解析为

stdToken

，输入为

jwt.Sign

的输出。

jws.sign

：使用字符串来创建JWS消息，入参为

[]byte

。与

jwt.Sign

的不同点在于，前者的入参是

stdToken

标准结构体，而后者是任意字符串。

jws.parse

：对编码的JWS消息进行解码，输出结构如下：

type Message struct {
    dc         DecodeCtx
    payload    []byte
    signatures []*Signature
    b64        bool // true if payload should be base64 encoded
}

jwe.Encrypt

：加密payload

jwe.Decrypt

：解密payload

下面看下如何生成JWT，以及如何结合使用JWE和JWK对其进行加密。

Example 1

下面jwt使用对称方式进行签名/解析，jwe使用非对称方式进行加解密

package main

import (
    "crypto/rand"
    "crypto/rsa"
    "fmt"
    "github.com/lestrrat-go/jwx/v2/jwa"
    "github.com/lestrrat-go/jwx/v2/jwe"
    "github.com/lestrrat-go/jwx/v2/jwk"
    "github.com/lestrrat-go/jwx/v2/jws"
    "github.com/lestrrat-go/jwx/v2/jwt"
    "time"
)

func main() {
    // 创建一个jwt token结构体
    tok, err := jwt.NewBuilder().
        Issuer(`github.com/lestrrat-go/jwx`).
        IssuedAt(time.Now()).
        Build()
    if err != nil {
        fmt.Printf("failed to build token: %s
", err)
        return
    }

    //创建对称签名的key
    key, err := jwk.FromRaw([]byte(`abracadabra`))
    if err != nil {
        fmt.Printf(`failed to create new symmetric key: %s`, err)
        return
    }
    key.Set(jws.KeyIDKey, `secret-key`)
    //使用HS256对称签名方式进行签名，生成JWS
    signed, err := jwt.Sign(tok, jwt.WithKey(jwa.HS256, key))

    //下面使用jwe对JWS进行加密，使用的是非对称加密方式
    //首先生成RSA密钥对
    rawprivkey, err := rsa.GenerateKey(rand.Reader, 2048)
    if err != nil {
        fmt.Printf("failed to create raw private key: %s
", err)
        return
    }
    //提取私钥，用于解密
    privkey, err := jwk.FromRaw(rawprivkey)
    if err != nil {
        fmt.Printf("failed to create private key: %s
", err)
        return
    }
    //提取公钥，用于加密
    pubkey, err := privkey.PublicKey()
    if err != nil {
        fmt.Printf("failed to create public key:%s
", err)
        return
    }
    //使用公钥加密JWS
    encrypted, err := jwe.Encrypt(signed, jwe.WithKey(jwa.RSA_OAEP, pubkey))
    if err != nil {
        fmt.Printf("failed to encrypt payload: %s
", err)
        return
    }
    //使用私钥解密出JWS
    decrypted, err := jwe.Decrypt(encrypted, jwe.WithKey(jwa.RSA_OAEP, privkey))
    if err != nil {
        fmt.Printf("failed to decrypt payload: %s
", err)
        return
    }

    //使用对称签名方式解析出token 结构体
    parsedTok, err := jwt.Parse(decrypted, jwt.WithKey(jwa.HS256, key), jwt.WithValidate(true))
    if err != nil {
        fmt.Println("failed to parse signed token")
        return
    }
    fmt.Println(parsedTok)
}

Example 2

下面使用非对称方式进行签名/解析：

package main

import (
    "crypto/rand"
    "crypto/rsa"
    "fmt"
    "github.com/lestrrat-go/jwx/v2/jwa"
    "github.com/lestrrat-go/jwx/v2/jwt"
)

func main() {
  //创建RSA密钥对
    privKey, err := rsa.GenerateKey(rand.Reader, 2048)
    if err != nil {
        fmt.Printf("failed to generate private key: %s
", err)
        return
    }

    var payload []byte
    { // 创建JWT payload
        token := jwt.New()
        token.Set(`foo`, `bar`)
    //使用RSA私钥进行签名
        payload, err = jwt.Sign(token, jwt.WithKey(jwa.RS256, privKey))
        if err != nil {
            fmt.Printf("failed to generate signed payload: %s
", err)
            return
        }
    }

    { // 使用RSA公钥进行解析
        token, err := jwt.Parse(
            payload,
            jwt.WithValidate(true),
            jwt.WithKey(jwa.RS256, &privKey.PublicKey),
        )
        if err != nil {
            fmt.Printf("failed to parse JWT token: %s
", err)
            return
        }

        fmt.Println(token)
    }
}

Example 3

上面使用的JWK是使用代码生成的，也可以加载本地文件(

jwk.ReadFile

)或通过JSU的方式从网络上拉取所需的JWK(

jwk.Fetch

)。

lestrrat-go的官方文档中给出了很多指导。

{
  v, err := jwk.ReadFile(`private-key.pem`, jwk.WithPEM(true))
  if err != nil {
    // handle error
  }
}

{
  v, err := jwk.ReadFile(`public-key.pem`, jwk.WithPEM(true))
  if err != nil {
    // handle error
  }
}

 srv := httptest.NewTLSServer(http.HandlerFunc(func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
        w.WriteHeader(http.StatusOK)
        fmt.Fprintf(w, `{
          "keys": [
        {"kty":"EC",
         "crv":"P-256",
         "x":"MKBCTNIcKUSDii11ySs3526iDZ8AiTo7Tu6KPAqv7D4",
         "y":"4Etl6SRW2YiLUrN5vfvVHuhp7x8PxltmWWlbbM4IFyM",
         "use":"enc",
         "kid":"1"},
        {"kty":"RSA",
         "n": "0vx7agoebGcQSuuPiLJXZptN9nndrQmbXEps2aiAFbWhM78LhWx4cbbfAAtVT86zwu1RK7aPFFxuhDR1L6tSoc_BJECPebWKRXjBZCiFV4n3oknjhMstn64tZ_2W-5JsGY4Hc5n9yBXArwl93lqt7_RN5w6Cf0h5QyQ5v-65YGjQR0_FDW2QvzqY368QQMicAtaSqzs8KJZgnYb9c7d0zgdAZHzu6qMQvRL5hajrn1n91CbOpbISD08qNLyrdkt-bFTWhAI4vMQFh7WeZu0fM4lFd2NcRwr3XPksINHaQ-G_xBniIqbw0Ls1jF44-csFCur-kEgU8awapJzKnqDKgw",
         "e":"AQAB",
         "alg":"RS256",
         "kid":"2011-04-29"}
      ]
    }`)
    }))
    defer srv.Close()

    set, err := jwk.Fetch(
        context.Background(),
        srv.URL,
        // This is necessary because httptest.Server is using a custom certificate
        jwk.WithHTTPClient(srv.Client()),
    )
    if err != nil {
        fmt.Printf("failed to fetch JWKS: %s
", err)
        return
    }