JOSE (Javascript对象签名和加密)框架介绍

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：

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

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：

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

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。