什麼是 JSON Web Signature (JWS)？
JSON Web Signature (JWS) 定義了一種簽名和驗證 JSON 格式數據的標準方法。它廣泛應用於現代應用程序和開放標準，如 OpenID Connect (OIDC) ，以確保傳輸數據的完整性和真實性。
JWS 在處理 JSON Web Tokens (JWTs) 時特別有用。比如，一個 ID token 或 存取權杖 (Access token) 可以使用 JWS 進行簽名，接收方可以在不發起其他網絡請求的情況下進行驗證。
JWS 如何運作？
JWS 使用加密演算法對數據進行簽名並生成簽名。JWS 中有兩個主要概念：JWS 標頭和 JWS 序列化。
JWS 標頭
JWS 包含一個標頭，其中包含有關簽名演算法和密鑰管理的重要元數據。JWS 標頭中的一些常見屬性包括：
alg(Algorithm): 用於簽名數據的加密演算法。typ(Type): 類型，如 JWT。kid(Key ID): 用於簽名數據的密鑰的唯一標識符。jku(JWK Set URL): JSON Web Key Set (JWKS) 所在的 URL。
欲了解 JWS 標頭屬性的詳細列表，請參閱 JOSE Header 。
JWS 序列化
JWS 有兩種序列化格式：緊湊和 JSON。每種格式都有其表示簽名數據的方法。
緊湊序列化
在緊湊序列化中，JWS 表示為一個包含三個 Base64URL 編碼部分的字符串，這些部分由點 (.) 分隔。這三個部分是：
{{header}}.{{payload}}.{{signature}}
每個部分都有其特定用途：
header: 以 Base64URL 編碼格式的簽名演算法和密鑰管理的元數據。payload: 以 Base64URL 編碼格式簽名的數據。signature: 標頭和負載的加密簽名。
[!注意] 緊湊序列化中不包括未保護的標頭。
例如，一個 JWS 可能看起來是這樣的：
eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkFsaWNlIn0.Xv9da66g3y4nxs_0hlR9CBkOG9GkxfPmq1_7u4tNeXE
解碼 Base64URL 編碼後，JWS 包含以下內容：
- 標頭:
{"alg":"HS256","typ":"JWT"} - 負載:
{"sub":"1234567890","name":"Alice"} - 簽名:
Xv9da66g3y4nxs_0hlR9CBkOG9GkxfPmq1_7u4tNeXE
標頭指定 JWS 是使用 HMAC-SHA256 演算法 (HS256) 簽名的，並且令牌類型是 JWT (typ: "JWT") 的 JSON 格式。負載包含基本用戶信息，如主體 (sub) 和名稱 (name)。
簽名的計算為：
Hash(
Base64URLEncode(header) || '.' || Base64URLEncode(payload),
secret
)
根據 JWS 標頭，在 Hash 函數中使用 HMAC-SHA256 演算法，其中 secret 是此情況下的共享密鑰 top-secret。
欲了解 JWS 如何與 JWT 一起使用的詳細示例，請參閱 簽名密鑰 (Signing key) 文章。
JSON 序列化
JSON 序列化提供了一種更結構化的方式來表示 JWS。JWS 表示為具有以下屬性的 JSON 對象：
{
"payload": "{{payload}}",
"signatures": [
{
"protected": "{{protected-header}}",
"header": "{{header}}",
"signature": "{{signature}}"
}
]
}
-
payload: Base64URL 編碼的負載。這是被簽名的數據。 -
signatures: 簽名對象的數組，每個包含受保護的標頭、標頭和簽名。每個簽名對象可能包含：
protected: Base64URL 編碼的受保護標頭（緊湊序列化中的header）。header: JSON 格式的未保護標頭。標頭未包含在簽名中。signature: 標頭和負載的加密簽名（緊湊序列化中的signature）。
例如，JSON 序列化中的 JWS 可能看起來是這樣的：
{
"payload": "eyJzdWIiOiIx...bGciOiJIUzI1NiJ9",
"signatures": [
{
"protected": "eyJhbGci...InR5cCI6IkpXVCJ9",
"header": {
"kid": "2010-12-29"
},
"signature": "Xv9da66g3y4nxs...R9CBkOG9GkxfPmq1_7u4tNeXE"
},
{
"protected": "eyJhbGci...InR5cCI6IkpXVCJ9",
"header": {
"kid": "2010-12-30"
},
"signature": "Yv9da66g3y4nxs...R9CBkOG9GkxfPmq1_7u4tNeXE"
}
]
}
在上述示例中，對相同負載有兩個簽名（signatures 數組）。每個簽名對象包含受保護的標頭、標頭和簽名。