使用刷新令牌的 JWT 身份验证

JSON Web Token（JWT）是一种在 Web 应用程序中使用的常见身份验证机制。 JWT 是一个安全的、可组合的格式，可以将声明作为 JSON 中的 payload 以及签名和/或加密。由于失效日期始终存在，因此 JWT 的主要缺点是令牌可能会过期而需要被刷新。

为了解决这个问题，JWT 有一个“刷新令牌”机制，可以在不必重新验证用户的情况下获得新的访问令牌。这篇文章将介绍如何使用刷新令牌的 JWT 身份验证，以及如何实现它。

JWT 与刷新令牌

JWT 通常包含三部分：头、负载和签名。这些部分都是通过可逆加密算法进行编码的。 JWT 的生命周期如下：

1. 用户提供凭据，使用这些凭据生成 JWT。
2. 服务器验证 JWT，并使用其中包含的信息对用户进行身份验证。
3. 如果 JWT 有效，则允许用户访问受保护资源。
4. 如果 JWT 过期，用户必须重新提供凭据，生成新的 JWT。

为了避免在每个会话中都要求用户提供凭据，我们可以实现一个刷新令牌机制。这个机制可以在未过期的情况下重新生成 JWT，并确保只要用户在活动状态下，就可以无限期访问受保护的资源。

实现刷新令牌

为了实现刷新令牌，我们需要在 JWT 中添加一个“刷新令牌”声明。这个声明应该包含一个字符串，该字符串可以通过一些安全方法生成，并与当前会话相关联。例如，我们可以使用 UUID 生成器生成一个唯一的 ID，并将其存储在数据库中。

当 JWT 接近过期时，客户端应该向服务器发送一个带有刷新令牌的请求。服务器应该从数据库中获取与当前会话相关联的刷新令牌，并使用它来生成一个新的 JWT。服务器可以向客户端返回新的 JWT 和刷新令牌，以便将来再次使用。然后服务器应该更新数据库中的刷新令牌，以确保只有一个会话与每个刷新令牌相关联。

以下是一个 Node.js 示例程序，该程序演示了如何实现刷新令牌的 JWT 身份验证：

const express = require('express');
const jwt = require('jsonwebtoken');
const uuid = require('uuid');
const app = express();

// Set JWT secret key
const JWT_SECRET = 'my-secret-key';

// In-memory database of refresh tokens
const refreshTokens = {};

// Generate JWT
function generateAccessToken(user) {
  return jwt.sign(user, JWT_SECRET, { expiresIn: '5m' });
}

// Generate refresh token
function generateRefreshToken() {
  const refreshToken = uuid.v4();
  const expiresAt = Date.now() + 7 * 24 * 60 * 60 * 1000; // Expire in 7 days
  refreshTokens[refreshToken] = expiresAt;
  return refreshToken;
}

// Authenticate user and generate JWT and refresh token
function authenticateUser(req, res) {
  // Authenticate user
  const user = {
    username: req.body.username,
    password: req.body.password,
  };
  // Check username and password
  // ...

  // Generate JWT and refresh token
  const accessToken = generateAccessToken(user);
  const refreshToken = generateRefreshToken();
  res.json({
    accessToken,
    refreshToken,
  });
}

// Refresh access token
function refreshAccessToken(req, res) {
  const { refreshToken } = req.body;
  if (refreshToken in refreshTokens) {
    jwt.verify(refreshToken, JWT_SECRET, (err, user) => {
      if (err) {
        return res.sendStatus(403);
      }
      const accessToken = generateAccessToken(user);
      res.json({
        accessToken,
      });
    });
  } else {
    return res.sendStatus(401);
  }
}

// Verify access token
function verifyAccessToken(req, res, next) {
  const authHeader = req.headers.authorization;
  if (authHeader) {
    const token = authHeader.split(' ')[1];
    jwt.verify(token, JWT_SECRET, (err, user) => {
      if (err) {
        return res.sendStatus(403);
      }
      req.user = user;
      next();
    });
  } else {
    res.sendStatus(401);
  }
}

// Authenticate user endpoint
app.post('/auth', authenticateUser);

// Refresh access token endpoint
app.post('/auth/refresh', refreshAccessToken);

// Protected endpoint
app.get('/protected', verifyAccessToken, (req, res) => {
  res.json({
    message: 'Protected resource',
  });
});

// Start server
app.listen(3000, () => {
  console.log('Server started on port 3000');
});

在这个示例程序中，客户端可以使用 /auth 路由进行身份验证。服务器将生成一个 JWT 和刷新令牌，并将其返回给客户端。客户端可以在 Authorization header 中将 JWT 传递给服务器上的受保护路由，例如 /protected。这些路由只允许通过 JWT 身份验证的用户访问。

另外，客户端可以使用 /auth/refresh 路由刷新 JWT。服务器将使用刷新令牌验证客户端，并生成一个新的 JWT。刷新令牌应该在服务器上存储，以便防止恶意用户尝试使用已过期的令牌。

结论

刷新令牌的 JWT 身份验证是一种非常有效的身份验证机制，可以让用户在不必重新验证的情况下获得新的访问令牌。它可以提高用户体验，并提高应用程序的安全性。实现刷新令牌可以有许多不同的方法，本文提供一种 Node.js 实现的示例。