HTTPS加密与JWT鉴权机制详解
HTTPS加密与JWT鉴权机制详解
1.HTTPS 数据传输加密流程
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- 非对称加密（公钥/私钥）并不直接用于数据传输
- • 直接用公钥加密大量业务数据效率太低（RSA、ECC 这种算法比 AES 慢几个数量级）。
- • 实际上，非对称加密只用来 安全地交换对称密钥。
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- 过程简化版
- • 客户端（浏览器）连接服务端时，服务端会把证书（包含公钥）发给客户端。
- • 客户端会生成一个随机的“会话密钥”（Session Key，通常是 AES/ChaCha20 之类的对称密钥）。
- • 客户端用服务端的公钥加密这个 Session Key，并发送给服务端。
- • 服务端用自己的私钥解密，得到同一个 Session Key。
- • 之后双方就都用这个 Session Key（对称密钥）来加解密数据。
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- 所以
- • 非对称加密： 只在握手阶段使用，用来安全地分发会话密钥。
- • 对称加密： 一旦握手完成，绝大部分实际的数据传输都是用对称加密完成的。
📌 和 TLS1.2 相比，TLS1.3 的主要区别：
- • 🚀 握手更快（1-RTT，甚至支持 0-RTT）。
- • 🔑 不再直接用 RSA 公钥加密 Session Key，而是通过 ECDHE（椭圆曲线 Diffie-Hellman） 协商共享密钥。
- • 🔒 更安全（前向安全性：即使服务器私钥泄露，也无法解密过去的会话）。
2.两个服务间通过 非对称 JWT（比如 RS256/ES256）做鉴权
总体思路（一句话）
- • 用 服务 A（Issuer） 用自己的 私钥 签发 JWT（含 issuer/aud/exp/iat/jti 等），通过 HTTPS 调用时把 JWT 放在 Authorization: Bearer头；
- • 服务 B（Relying Party / Resource） 接收请求后，用 A 的公钥验证 JWT 的签名并校验声明（issuer/aud/exp/nbf/clock skew/jti 等），校验通过则认为调用方合法并执行授权逻辑。
2.1 端到端流程（步骤化）
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- 密钥对生成与分发
- • 在 KMS（或 HSM）里生成非对称密钥对（RSA 或 ECC）。
- • 私钥仅存放在签发方安全环境（Issuer、KMS）中，不外泄。
- • 将公钥以 JWKS（JSON Web Key Set）或静态 PEM 暴露给被鉴权方（Resource）用于验证。建议托管一个 /jwks.json 或用配置中心分发并缓存。
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- 签发 JWT（Issuer）
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• iss：签发者标识（比如 auth.myservice.internal）
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• sub：主体（client id 或 service id）
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• aud：目标服务或 API（保证只给目标消费）
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• exp：过期时间（短，建议几分钟到几小时）
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• iat：签发时间
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• jti：唯一 id（用于可选的撤销/防重放）
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• scp / roles / claims：权限信息
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• 构造 JWT header，比如 {“alg”:“RS256”,“typ”:“JWT”,“kid”:“key-id-1”}。kid 用于公钥轮换/选择。
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• 构造 payload（claims），常见：
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• 使用私钥签名（RS256/ES256 等），返回 compact JWT 字符串。
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- 调用方把 JWT 放入请求头
- • Authorization: Bearer，通过 HTTPS 发送到 Resource。
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- 接收方验证 JWT（Resource）
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• exp（过期）
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• nbf（生效时间，如果有）
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• iss（是否来自可信 issuer）
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• aud（是否面向本服务）
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• 时钟偏差（常用 ±30s）
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• 提取并解析 JWT header 找到 kid（若有）。
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• 从本地缓存或从 /jwks.json 获取对应公钥（按 kid 取），缓存并设置合理的过期。
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• 验证签名（用公钥 + 指定 alg），并严格拒绝 alg=none。
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• 校验标准声明：
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• 可选：校验 jti 是否在黑名单（用于撤销），或检查 sub 是否在允许列表等。
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• 通过后根据 scp/roles 做授权决策。
2.2 为什么公钥泄露不会导致伪造 JWT？
原因在于：
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• 非对称签名的本质
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• 签名：用 私钥 生成。
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• 验证：用 公钥 校验。
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• 任何人（包括第三方服务 C）即使拿到了公钥，也只能验证别人签的 JWT，而无法用公钥去生成一个合法签名。
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• 伪造 JWT 需要私钥
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• 只有持有私钥的一方才能产生有效的签名。
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• 公钥暴露给全世界都没关系，它就是拿来校验的。很多开放的 OAuth2 / OpenID Connect 平台（比如 Google、Auth0）都会把 JWKS（公钥集合）公开在 /.well-known/jwks.json，这是正常做法。
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• 真正的风险
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• 如果私钥泄露，那才是真的危险：任何人都能伪造合法 JWT。
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• 所以保护私钥（放在 KMS/HSM，限制权限，定期轮换）才是重中之重。
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• 一个额外的注意点
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• 即便公钥是公开的，你也要在验证时检查 JWT 的 iss（issuer）、aud（audience）等声明。
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• 否则，有人可能用其它系统签的合法 JWT 直接拿来访问你的服务（签名对得上，但不是你信任的 issuer）。
所以总结：
- • 公钥公开是安全的，不会导致伪造。
- • 只有私钥泄露才会有伪造风险。
- • 服务 B 验证时要 不仅看签名对不对，还要校验 iss/aud/exp 等声明，否则容易被“合法但不属于你系统的 token”误用。
2.3 JWT被截获（重放攻击）？
2.3.1 场景
- • A = 签发方（Issuer，Auth Service）
- • B = 资源服务（Resource，Service B）
- • C = 攻击者（或第三方系统）
- • A 给调用方签发了一个有效的 JWT，原本是给 B 用的。
- • 如果这个 token 被截获，C 拿着它直接请求 B，看起来就能“冒充”调用方。
2.3.2 为什么会这样？
JWT 本身 不是防窃听机制，它只解决了：
- • 签发者可验证：B 确认 token 来自 A
- • 不可篡改：签名确保内容不能改
但是：
- • JWT 只要被窃取（无论是网络截获还是日志泄露），在未过期之前就是一张有效的“门票”。
- • 这叫 Replay Attack（重放攻击）。
2.3.3 如何防止？
要避免“截获即复用”，常见的手段有：
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- HTTPS 必须全程传输
- • 防止 token 在传输过程中被窃听。
- • 这是 JWT 安全的第一道防线。
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- 设置较短的过期时间 (exp)
- • token 有效期不要太长（几分钟到几十分钟）。
- • 减少被窃取后可利用的时间窗口。
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- 使用 aud（Audience）字段
- • 在 token 中声明目标服务（比如 aud = serviceB）。
- • B 只接受 aud=serviceB 的 token。
- • 即使 C 把 token 拿去请求别的系统，也会因为 aud 不匹配而失败。
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- 绑定上下文（可选强化）
- • 比如在 token 中加入 sub（调用方 ID）、jti（唯一 ID）。
- • B 可以检测 jti 是否被重复使用（防重放）。
- • 甚至可以把 token 绑定到客户端证书/设备信息，但这通常需要额外的基础设施。
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- 引入 Refresh Token + 短期 Access Token 模式
- • Access Token（JWT）很短命，被盗也没多大用处。
- • Refresh Token 只在和授权服务交互时使用，不直接对外暴露。
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- 使用 mTLS（双向 TLS）
- • 只有握手时持有有效客户端证书的服务，才能和 B 建立连接。
- • 即使 JWT 泄露，没有证书也没法连上。
2.4 Refresh Token + Access Token
2.4.1 原理
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• Access Token（短期访问令牌）
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• 用来直接访问资源（API）。
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• 生命周期很短（比如 5-15 分钟）。
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• 被窃取也只能用很短时间。
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• Refresh Token（刷新令牌）
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• 生命周期很长（几个小时到几天甚至几周）。
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• 只在和认证服务器交互时使用，不直接调用资源服务。
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• 作用是 用来换新 Access Token。
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• 一般只保存在可信的客户端或安全存储中。
2.4.2 特点
- • 安全性提升：Access Token 短命，被截获损失可控；Refresh Token 不会频繁出现在网络请求中。
- • 用户体验好：用户不用频繁登录，因为客户端可以自动刷新 Access Token。
- • 可控性：Refresh Token 可以在服务端主动撤销（踢出用户），比单纯的 JWT 可控。
2.4.3 典型流程
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- 用户登录 / 授权
- • 客户端向授权服务（Auth Server / Identity Provider）申请 Token。
- • 返回 Access Token + Refresh Token。
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- 客户端调用 API
- • 带着 Access Token 调用资源服务（Resource Server）。
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- Access Token 过期
- • 客户端用 Refresh Token 向授权服务申请新的 Access Token。
- • 授权服务验证 Refresh Token 的合法性 → 返回新的 Access Token（可能还返回新的 Refresh Token）。
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- 循环使用
- • 只要 Refresh Token 没过期，就可以不停换新的 Access Token。
- • 如果 Refresh Token 被吊销（比如用户退出登录），那就彻底失效。
2.4.4 Refresh token 安全保证
如果 Refresh Token 被截获，意味着攻击者可以不断拿它去换新的 Access Token，从而“长期持有”用户身份。
🔑防御机制
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- 短期 Refresh Token + Rotation（轮换刷新）
- • 不要让 Refresh Token 永久有效。
- • 每次用 Refresh Token 换新 Access Token 时，授权服务器会：
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- 签发一个新的 Refresh Token（替换旧的）。
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- 立即废弃旧的 Refresh Token。
- • 如果攻击者拦截了旧的 Refresh Token 并尝试再用一次，授权服务器会发现这是“重放攻击”，直接拒绝并吊销会话。
👉 这叫 Refresh Token Rotation，OAuth2.1 标准也推荐这么做。
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- 绑定客户端/设备
- • Refresh Token 在签发时绑定到某个 客户端 ID / 设备指纹。
- • 拿到 Refresh Token 的请求如果不是来自绑定的客户端，就拒绝。
- • 有的实现还会绑定 IP 地址、User-Agent 等上下文信息。
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- 存储保护
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• 客户端必须妥善保存 Refresh Token：
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• 移动端：存安全存储区（如 iOS Keychain，Android Keystore）。
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• Web 应用：不要存到 localStorage，建议用 HttpOnly + Secure Cookie。
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• 不要通过 URL 传递 Refresh Token（避免出现在日志）。
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- 服务端控制 & 黑名单
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• 授权服务器会维护 Refresh Token 的状态：
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• 是否已使用（轮换模式下）
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• 是否已吊销（用户登出、管理员强制下线）
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• 可以支持黑名单机制，随时让某个 Refresh Token 失效。
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- 缩短有效期 + 分层 TTL
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• 例子：
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• Access Token：5-15 分钟
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• Refresh Token：1-2 小时（配合 Rotation 可延长）
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• 如果攻击者窃取了 Refresh Token，也只能使用有限时间。
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