PHP开发：如何使用 JWT 进行身份认证和授权

在现代的 Web 应用程序开发中，安全已经成为了一个不可或缺的部分。在这方面，身份认证和授权是至关重要的，因为它们确保只有授权用户可以访问受保护的资源。有许多身份认证和授权机制可用，其中 JWT（JSON Web Token）是一种特别流行的机制，因为它简单、灵活、可扩展且安全。在这篇文章中，我们将探讨如何使用 PHP 和 JWT 进行身份认证和授权。
第一部分：JWT 基础
JSON Web Token（JWT）是一种通过网络安全地传输声明和身份验证信息的开放标准。它由三个部分组成：头部、载荷和签名。
头部包含算法和 token 类型信息。它的示例可能如下所示：

{
"alg": "HS256",
"typ": "JWT"
}

载荷包含需要传输的信息。例如，用户名、角色和其他有关用户信息。载荷的示例可能如下所示：

{
"sub": "1234567890",
"name": "John Doe",
"iat": 1516239022
}

签名是包含密钥的加密字符串，用于验证 JWT 是否有效。签名的示例可能如下所示：

HMacSHA256(
base64UrlEncode(header) + "." +
base64UrlEncode(claims),
secret)

第二部分：使用 PHP 实现 JWT
为了使用 JWT 进行身份认证和授权，我们需要一个 PHP 类来生成和验证 JWT。让我们看一下一个简单的 PHP JWT 类的实现。

<?php

class JWT {
private $header;
private $payload;
private $secret;

public function __construct($header, $payload, $secret) {
$this->header = $header;
$this->payload = $payload;
$this->secret = $secret;
}

public function encode() {
$header = $this->base64UrlEncode(json_encode($this->header));
$payload = $this->base64UrlEncode(json_encode($this->payload));
$signature = $this->base64UrlEncode(hash_hmac('sha256', $header . '.' . $payload, $this->secret, true));
return $header . '.' . $payload . '.' . $signature;
}

public function decode($jwt) {
$parts = explode('.', $jwt);
$header = json_decode($this->base64UrlDecode($parts[0]), true);
$payload = json_decode($this->base64UrlDecode($parts[1]), true);
$signature = $this->base64UrlDecode($parts[2]);
$result = hash_hmac('sha256', $parts[0] . '.' . $parts[1], $this->secret, true);
if (hash_equals($result, $signature)) {
return $payload;
} else {
return null;
}
}

private function base64UrlEncode($data) {
return rtrim(strtr(base64_encode($data), '+/', '-_'), '=');
}

private function base64UrlDecode($data) {
return base64_decode(str_pad(strtr($data, '-_', '+/'), strlen($data) % 4, '=', STR_PAD_RIGHT));
}
}

在这个 PHP 类中，$header、$payload 和 $secret 存储了 JWT 的头部、载荷和密钥信息。encode() 方法使用 header、payload 和 secret 来生成 JWT 字符串。decode() 方法使用给定的 JWT 字符串和密钥来获取载荷信息。
base64UrlEncode() 和 base64UrlDecode() 方法用于编码和解码 JWT 的头部和载荷。
第三部分：将 JWT 用于身份认证和授权
现在，我们已经了解了 JWT 的基础知识，并且有一个 PHP JWT 类用于生成和验证 JWT。那么，我们如何将 JWT 用于身份认证和授权呢？
首先，当用户登录时，可以使用 JWT 发送一个令牌来验证他们的身份。服务器将生成一个带有用户名和密码有效载荷的 JWT，并将其发送给客户端。客户端将在每个请求中将此令牌作为 Authorization 标头的 Bearer 认证方案进行发送。服务器将从标头中提取 JWT 并根据需要验证其有效性。
以下是一个示例 JWT 实现用于身份认证和授权：

<?php

// 使用 JWT 登录
function login($username, $password) {
// 检查用户名和密码是否正确
$is_valid = validate_user_credentials($username, $password);
if (!$is_valid) {
return null;
}

// 生成 JWT
$header = array('alg' => 'HS256', 'typ' => 'JWT');
$payload = array('sub' => $username);
$jwt = new JWT($header, $payload, $GLOBALS['secret']);
$token = $jwt->encode();

// 返回 JWT
return $token;
}

// 验证 JWT
function validate_token($jwt) {
$jwt = new JWT($header, $payload, $GLOBALS['secret']);
$payload = $jwt->decode($jwt);
if ($payload == null) {
return false;
}

// 验证成功
return true;
}

// 保护资源
function protect_resource() {
// 检查 JWT 是否有效
$jwt = get_authorization_header();
if (!validate_token($jwt)) {
http_response_code(401);
exit();
}

// 资源保护
// ...
}

// 从标头获取 JWT
function get_authorization_header() {
$headers = getallheaders();
if (isset($headers['Authorization'])) {
return $headers['Authorization'];
}
return null;
}

// 检查用户名和密码是否正确
function validate_user_credentials($username, $password) {
// 验证用户名和密码
// ...
return true;
}

// 密钥
$GLOBALS['secret'] = "my-secret";

// 登录并获取 JWT
$token = login("username", "password");

// 将 JWT 添加到标头
$headers = array('Authorization: Bearer ' . $token);

// 保护资源
protect_resource($headers);

在这个示例中，login() 方法使用 JWT 类创建一个 JWT，并返回它以便客户端使用。validate_token() 方法可以验证 JWT 的有效性。如果 JWT 无效，将返回 false。
get_authorization_header() 方法从请求标头中提取 JWT。 protect_resource() 方法用于保护 Web 资源。如果 JWT 无效，该函数将引发 401 错误。
最后，在全局范围内定义了一个密钥，$GLOBALS ['secret'] ，它应该是一个长字符串。请注意，此密码是秘密密码，不应包含在您的代码库中。通常，该密钥会存储在环境变量中，并由运行 Web 服务器的操作系统管理。
结论
JWT 是一个非常简单、灵活、可扩展且安全的机制，可用于 Web 应用的身份认证和授权。在本文中，我们已经了解了 JWT 的基本原理，并且看到了一个示例 PHP 类，用于生成和验证 JWT。我们还看到了如何将 JWT 用于身份验证和授权。现在，您可以在自己的 Web 应用程序中尝试 JWT，以确保您的应用在安全性方面更可靠。