本文目录导读：
《JWT实现单点登录及单设备登录的原理与实践》
单点登录（SSO）概述
单点登录（Single Sign - On，SSO）是一种身份验证机制，允许用户使用一组凭据（如用户名和密码）登录到多个相关但独立的应用程序或系统中，在现代企业级应用和大型互联网应用场景中，单点登录大大提高了用户体验，减少了用户需要记住多个账号密码的麻烦，同时也方便了系统的管理和安全维护。
二、JWT（JSON Web Token）简介
JWT是一种开放标准（RFC 7519），它定义了一种紧凑且自包含的方式，用于在各方之间安全地传输信息作为JSON对象，JWT由三部分组成：头部（Header）、载荷（Payload）和签名（Signature）。
1、头部（Header）
- 包含令牌的类型（通常是JWT）和使用的签名算法，例如HMAC - SHA256或RSA，示例头部如下：
```json
{
"alg": "HS256",
"typ": "JWT"
}
```
2、载荷（Payload）
- 包含声明（Claims），也就是关于用户或其他实体的信息，这些声明可以是预定义的（如“iss”表示签发者，“sub”表示主题，“exp”表示过期时间等），也可以是自定义的。
```json
{
"sub": "1234567890",
"name": "John Doe",
"admin": true,
"exp": 1619340810
}
```
3、签名（Signature）
- 为了确保JWT的完整性和真实性，通过对头部和载荷进行编码后，使用密钥和指定的签名算法进行签名，接收方可以使用相同的密钥和算法来验证签名，从而确保令牌没有被篡改。
JWT实现单点登录的原理
（一）身份验证中心（IdP）
1、用户登录
- 当用户尝试登录到某个应用（我们称之为客户端应用）时，客户端应用将用户重定向到身份验证中心（IdP）的登录页面，用户在IdP处输入用户名和密码进行登录。
2、JWT生成
- 如果登录成功，IdP会根据用户信息生成一个JWT，这个JWT包含了足够识别用户身份的信息，如用户ID、用户名、角色等，载荷部分可能包含用户的唯一标识和权限级别。
- IdP会设置JWT的过期时间，以确保安全性。
3、JWT分发
- IdP将生成的JWT返回给客户端应用，客户端应用可以将这个JWT存储在本地，例如存储在浏览器的本地存储（Local Storage）或者Cookie中（需要注意安全问题，如设置HttpOnly和Secure属性等）。
（二）客户端应用访问其他受保护资源
1、携带JWT请求
- 当用户在客户端应用中尝试访问其他受保护的资源（如调用API或者访问其他页面）时，客户端应用会在请求中携带这个JWT，通常是将JWT放在HTTP请求的Authorization头中，格式为“Bearer <JWT>”。
2、资源服务器验证
- 资源服务器（提供受保护资源的服务器）接收到请求后，首先会验证JWT的签名，它使用与IdP相同的密钥（在对称密钥的情况下）或者对应的公钥（在非对称密钥的情况下）来验证签名是否有效。
- 如果签名验证通过，资源服务器会解析JWT的载荷部分，获取用户身份信息和权限信息，根据这些信息，资源服务器决定是否允许用户访问请求的资源。
JWT实现单设备登录
（一）设备标识与绑定
1、设备标识获取
- 在单设备登录的场景下，需要获取设备的唯一标识，对于Web应用，可以使用浏览器的指纹（如User - Agent、屏幕分辨率、插件信息等组合生成的唯一标识）；对于移动应用，可以使用设备的唯一标识符，如iOS的UDID或者Android的IMEI（需要注意隐私合规性）。
2、设备标识与用户绑定
- 当用户首次在某个设备上登录成功后，IdP会将用户的登录信息与设备标识进行绑定，在JWT的载荷部分，可以添加一个自定义的“device_id”字段，用来存储设备的唯一标识。
（二）处理多设备登录冲突
1、登录限制策略
- 如果用户尝试在新设备上登录，而当前设置为单设备登录策略，IdP需要处理这种冲突，一种常见的方法是，当新设备登录请求到来时，IdP会检查当前用户是否已经在其他设备上登录，如果是，IdP可以采取以下操作：
- 使之前设备上的JWT失效，这可以通过在IdP中维护一个登录状态表，将之前设备对应的JWT标记为已失效，当之前设备再次使用旧的JWT请求资源时，资源服务器会验证发现JWT已失效，从而拒绝访问。
- 向之前设备发送通知（如果可能），告知用户其账号在其他设备上登录，已被强制下线。
2、重新生成JWT
- 如果允许新设备登录，IdP会重新生成一个新的JWT，这个JWT包含更新后的设备标识信息，并且旧设备上的JWT将不再有效。
JWT单点登录和单设备登录的安全考虑
（一）密钥管理
1、密钥保护
- 在JWT的使用中，密钥的安全性至关重要，对于对称密钥，需要确保密钥的保密性，防止密钥泄露，可以将密钥存储在安全的环境中，如加密的配置文件或者专门的密钥管理系统中。
2、密钥更新
- 定期更新密钥可以提高安全性，当更新密钥时，需要确保旧的JWT仍然可以被验证（可以采用密钥轮换机制，同时保存新旧密钥一段时间来处理过渡期间的JWT验证）。
（二）JWT有效期管理
1、合理设置有效期
- 过短的有效期会导致用户频繁登录，影响用户体验；过长的有效期则增加了JWT被泄露后利用的风险，需要根据应用的实际需求，如业务流程、安全要求等，合理设置JWT的有效期。
2、刷新机制
- 可以采用JWT刷新机制，当JWT快要过期时，客户端应用可以向IdP请求刷新JWT，在刷新请求的验证过程中，IdP可以再次验证用户身份（如通过检查用户的登录状态或者要求用户重新输入密码等方式），然后生成新的JWT。
（三）防范JWT攻击
1、防范重放攻击
- 为了防止JWT被重放，可以在JWT中添加一个唯一的标识符（如随机数或者时间戳），资源服务器在验证JWT时，除了验证签名和有效期外，还可以检查这个唯一标识符是否已经被使用过，如果已经使用过，则拒绝该请求。
2、防范篡改攻击
- 由于JWT的签名机制，只要密钥安全，就可以有效地防范篡改攻击，在传输过程中，需要确保JWT在安全的通道（如HTTPS）中传输，以防止中间人攻击篡改JWT的内容。
JWT为单点登录和单设备登录提供了一种高效、灵活且相对安全的解决方案，通过合理的设计和安全措施的实施，可以在提高用户体验的同时，保障系统的安全性和可靠性，在实际应用中，需要根据具体的业务场景和安全需求，不断优化和完善基于JWT的登录机制。
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