oidc

簽名密鑰 (Signing key)

簽名密鑰是一種用於在 OpenID Connect (OIDC) 中簽署和驗證 JSON Web Tokens (JWT) 的加密密鑰。它被用來確保 OpenID 提供者發出的 token 的完整性和真實性。

什麼是簽名密鑰 (Signing key)？

在 OpenID Connect (OIDC) 的背景下，簽名密鑰 (Signing key)，通常是一對非對稱密鑰，用於簽署和驗證 JSON Web Tokens (JWTs) 。OpenID 提供者使用簽名密鑰來簽署像 ID tokens 和 access tokens 這類的 token，以確保它們的完整性和真實性。

儘管簽名密鑰的概念可以更廣泛應用，我們將重點介紹它們在 OIDC 中如何用於保護 token。其他用例如簽署電子郵件、文件和軟件包也可以從中衍生出同樣的原則。

範例：ID token 簽名

當用戶與 OpenID 提供者進行身份驗證 (Authentication) 時，提供者會發出一個包含用戶信息 ( claims ) 的 ID token 並由提供者簽名密鑰簽署。由於 ID token 是一個 JWT，它由三個部分組成：標頭、有效載荷和簽名。

1. 標頭

假設標頭如下：

{
  "alg": "ES384",
  "typ": "JWT"
}

JSON 指示 ID token 是使用 ECDSA 演算法和 P-384 曲線進行簽名的。typ 欄位指定 token 的類型是 JWT。

2. 有效載荷

有效載荷包含基本用戶信息：

{
  "sub": "1234567890",
  "name": "Alice"
}

sub claim 是用戶的唯一標識符，而 name 是他們的顯示名稱。

3. 簽署 token

根據 JWT 格式，應將標頭和有效載荷進行 Base64URL-編碼並使用 . 連接在一起以進行簽署：

{{header}}.{{payload}}

在這個例子中，值將是：

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkFsaWNlIn0

假設 OpenID 提供者使用以下私鑰對 token 進行簽署：

要對 token 進行簽署，OpenID 提供者需要使用私鑰生成簽名：

signature = sign(header + '.' + payload, private_key)

然後 Base64URL-編碼的簽名是：

Cjy6A_FHnwQBP0hRawoGTkRy8m8o0Ncc1q4BeyxYr0fxhKYmJJinIWZPXJdaAXRO9wOFuH2-UML2yWHjot_LnCPO6362asMvgNkEJMZ6UtqyOPlsCOJ7voTPOCT6sYu2

4. 組裝 JWT

最後，OpenID 提供者通過將標頭、有效載荷和簽名用 . 連接來組裝 JWT：

{{header}}.{{payload}}.{{signature}}

在這個例子中，ID token 將是：

eyJhbGciOiJFUzM4NCIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkFsaWNlIn0.Cjy6A_FHnwQBP0hRawoGTkRy8m8o0Ncc1q4BeyxYr0fxhKYmJJinIWZPXJdaAXRO9wOFuH2-UML2yWHjot_LnCPO6362asMvgNkEJMZ6UtqyOPlsCOJ7voTPOCT6sYu2

ID token 現在準備好發送給客戶端 (Client) 進一步處理。

5. 驗證 token

當 client 收到 ID token 時，可使用 OpenID 提供者的公鑰來驗證簽名。通常，公鑰是通過 OpenID Connect (OIDC) 發現 (Discovery) 端點 (jwks_uri) 以 JSON Web Key Set (JWKS) 格式提供。

對於此例，公鑰為：

對應的 JWK 值是：

{
  "kty": "EC",
  "crv": "P-384",
  "x": "F_xQdbOho2Jw0hgmNPD0VAEPAgkQrfD4f1Qx3y49cUm646fMBX9DYx-43HzXm6Vd",
  "y": "X77uFymz90aO4dBunpTdUzLFRAiT7-IngzZGDrIE-FG6CcqQuRP65r65SUzDOmP5"
}

現在，client 可以使用公鑰驗證簽名。

選擇正確的演算法

有多種演算法可用於簽署 JWT：

對稱演算法：HMAC 與 SHA 系列（如 HS256、HS384、HS512）是一種使用相同密鑰進行簽署和驗證的對稱演算法。由於需要在各方之間共享密鑰，通常不推薦使用。
非對稱演算法：RSA（如 RS256、RS384、RS512）和 ECDSA（如 ES256、ES384、ES512）是使用一對密鑰（私鑰簽署和公鑰驗證）的非對稱演算法。
- RSA 廣泛使用並受到許多庫和平台的支持。然而，與 ECDSA 相比，它的密鑰和簽名尺寸較大。
- ECDSA 性能更佳並且生成的簽名較小，適合受限的環境。由於較少見，確保你的平台支持它。

ECDSA 應成為新應用的首選，因為它具備性能和安全性上的優勢。

其他簽名密鑰場合

儘管上述示例專注於 OIDC 中的 ID token，簽名密鑰概念在各種情況下被廣泛使用，例如簽署電子郵件、文件和軟件包。關鍵原則保持不變：

對於對稱密鑰，相同的密鑰用於簽署和驗證。適合各方能安全共享密鑰或單一實體負責簽署和驗證的情況。
對於非對稱密鑰，使用私鑰簽署，並使用對應的公鑰驗證。當簽署和驗證方是不同實體時，這是合適的。