JOSE (Javascript对象签名和加密)框架介绍

╰+哭是因爲堅強的太久メ 2021-11-11 13:38 619阅读 0赞

JOSE是一个框架，旨在提供一种在各方之间安全地转移声明（如授权信息）的方法。JOSE框架提供了一系列规范来实现此目的。它是由一组规范构成:

*  JSON Web Token (JWT)：JSON Web令牌（RFC7519），定义了一种可以签名或加密的标准格式；
 *  JSON Web Signature (JWS)：JSON Web签名（RFC7515） ， 定义对JWT进行数字签名的过程；
 *  JSON Web Encryption (JWE)：JSON Web加密（RFC7516） ， 定义加密JWT的过程；
 *  JSON Web Algorithm（JWA）：JSON Web算法（RFC7518） ， 定义用于数字签名或加密的算法列表；
 *  JSON Web Key (JWK)：JSON Web密钥（RFC7517） ， 定义加密密钥和密钥集的表示方式；

本文将介绍JOSE系列规范的各个组件。

## JSON Web令牌（JWT） ##

JSON Web Token是一种可以签名或加密的标准格式。签名时，它使用JSON Web签名（JWS），加密时，它使用JSON Web加密（JWE）。

JWT规范定义了七个可选的，已注册的声明，并允许公开和私人声明包含在令牌中，七个注册声明是：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>声明</th> 
   <th>描述</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>iss</td> 
   <td>JWT的发行人</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>sub</td> 
   <td>JWT所代表的主题</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>aud</td> 
   <td>JWT的观众</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>exp</td> 
   <td>JWT设置过期的时间</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>nbf</td> 
   <td>JWT有效的时间</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>iat</td> 
   <td>WT发布时的时间戳（发布时间）</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>jti</td> 
   <td>JWT的唯一标识符（JWT ID）</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

公开声明可以通过特定用例进行注册。例如，OpenID Connect 1.0规范定义了诸如auth\_time，acr和nonce之类的声明。组织可以使用私有声明来传达有关身份的特定声明（例如first\_name，last\_name，department）。由于这些索赔名称未注册，因此必须注意避免名称冲突。

## JSON Web签名（JWS） ##

使用数字签名签名的JSON Web令牌使用JSON Web签名（JWS）规范。JWS由三个组件组成，即标头，有效负载和数字签名。这三个部分是Base64url编码并以句点分隔。

BASE64URLENCODE(<header>) + "." + BASE64URLENCODE(<payload>) + "." + BASE64URLENCODE(<signature>)

注意：JWT约定以base64 对url编码/解码。这与常规base64编码略有不同。有关Base64与Base64 URL安全编码的详细信息，请参阅RFC4648。

下面包含一个示例JWS：

eyJhbGciOiJSUzI1NiIsImtpZCI6Imkwd25uIn0.eyJzdWIiOiJqb2UiLCJhdWQiOiJpbV9vaWNfY2xpZW50IiwianRpIjoidWY5MFNLNH 
    dzY0ZoY3RVVDZEdHZiMiIsImlzcyI6Imh0dHBzOlwvXC9sb2NhbGhvc3Q6OTAzMSIsImlhdCI6MTM5NDA2MDg1MywiZXhwIjoxMzk0MDYx 
    MTUzLCJub25jZSI6ImU5NTdmZmJhLTlhNzgtNGVhOS04ZWNhLWFlOGM0ZWY5Yzg1NiIsImF0X2hhc2giOiJ3Zmd2bUU5VnhqQXVkc2w5bG 
    M2VHFBIn0.lr4L-oT7DJi7Re0eSZDstAdOKHwSvjZfR-OpdWSOmsrw0QVeI7oaIcehyKUFpPFDXDR0-RsEzqno0yek-_U-Ui5EM-yv0Pia 
    UOmJK1U-ws_C-fCplUFSE7SK-TrCwaOow4_7FN5L4i4NAa_WqgOjZPloT8o3kKyTkBL7GdITL8rEe4BDK8L6mLqHJrFX4SsEduPk0CyHJS 
    ykRqzYS2MEJlncocBBI4up5Y5g2BNEb0aV4VZwYjmrv9oOUC_yC1Fb4Js5Ry1t6P4Q8q_2ka5OcArlo188XH7lMgPA2GnwSFGHBhccjpxh 
    N7S46ubGPXRBNsnrPx6RuoR2cI46d9ARQ

## JSON Web加密（JWE） ##

使用JSON Web加密（JWE）规范可以加密JWT。这可以用于令牌内容的附加机密性和安全性（除了在使用传输层安全性的传输期间令牌的安全性）。

## JSON Web算法（JWA） ##

JWA规范定义了各方可用于签名或加密的标准算法列表。JWA签名算法包括：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>“alg”值</th> 
   <th>签名方法</th> 
   <th>签名密钥</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>NONE</td> 
   <td>没有数字签名</td> 
   <td>N / A</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>HS256</td> 
   <td>HMAC w / SHA-256哈希</td> 
   <td>使用OAuth2客户端的客户端密钥</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>HS384</td> 
   <td>HMAC w / SHA-384哈希</td> 
   <td>使用OAuth2客户端的客户端密钥</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>HS512</td> 
   <td>HMAC w / SHA-512哈希</td> 
   <td>使用OAuth2客户端的客户端密钥</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>RS256</td> 
   <td>RSA PKCS v1.5 w / SHA-256哈希</td> 
   <td>公钥可从JWKS获得</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>RS384</td> 
   <td>RSA PKCS v1.5 w / SHA-384哈希</td> 
   <td>公钥可从JWKS获得</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>RS512</td> 
   <td>RSA PKCS v1.5 w / SHA-512哈希</td> 
   <td>公钥可从JWKS获得</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>ES256</td> 
   <td>ECDSA w / P-256曲线和SHA-256哈希</td> 
   <td>公钥可从JWKS获得</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>ES384</td> 
   <td>ECDSA w / P-384曲线和SHA-384哈希</td> 
   <td>公钥可从JWKS获得</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>ES512</td> 
   <td>ECDSA w / P-521曲线和SHA-512哈希</td> 
   <td>公钥可从JWKS获得</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

注意：接受使用“none”算法签名的令牌会产生安全隐患。如果令牌通过其他方式保护并且预期“none”算法，则开发人员应仅接受使用“none”算法的JWT。

## JSON Web Key (JWK) ##

JSON Web Key规范定义了非对称密钥如何以JSON格式表示，并引入了密钥集集合（JWKS），它为程序提供了发布其签名和加密密钥的方法。

给定以下JSON Web密钥集（JWKS）（OpenID Connect 1.0 JWKS），定义了两个密钥（ECDSA密钥和RSA密钥）：

{
      "keys":[
        {
          "kty":"EC",
          "kid":"i0wng",
          "use":"sig",
          "x":"AXYMGFO6K_R2E3RH42_5YTeGYgYTagLM-v3iaiNlPKFFvTh17CKQL_OKH5pEkj5U8mbel-0R1YrNuraRXtBztcVO",
          "y":"AaYuq27czYSrbFQUMo3jVK2hrW8KZ75KyE8dyYS-HOB9vUC4nMvoPGbu2hE_yBTLZLpuUvTOSSv150FLaBPhPLA2",
          "crv":"P-521"
        },
        ...
        {
          "kty":"RSA",
          "kid":"i0wnn",
          "use":"sig",
          "n":"mdrLAp5GR8o5d5qbwWTYqNGuSXHTIE6w9HxV445oMACOWRuwlOGVZeKJQXHM9cs5Dm7iUfNVk4pJBttUxzcnhVCRf
    9tr20LJB7xAAqnFtzD7jBHARWbgJYR0p0JYVOA5jVzT9Sc-j4Gs5m8b-am2hKF93kA4fM8oeg18V_xeZf11WWcxnW5YZwX
    9kjGBwbK-1tkapIar8K1WrsAsDDZLS_y7Qp0S83fAPgubFGYdST71s-B4bvsjCgl30a2W-je9J6jg2bYxZeJf982dzHFqV
    QF7KdF4n5UGFAvNMRZ3xVoV4JzHDg4xe_KJE-gOn-_wlao6R8xWcedZjTmDhqqvUw",
          "e":"AQAB"
        },
      ...]
    }

注意：对于RSA密钥，“n”组件是模数，“e”组件是指数。两者都是base64urlencoded值。