什么是 JSON Web 签名 (JWS)？
JSON Web 签名 (JWS) 定义了一种用于签署和验证 JSON 格式数据的标准方法。它在现代应用程序和开放标准（例如 OpenID Connect (OIDC) ）中被广泛使用，以确保传输数据的完整性和真实性。
当处理 JSON Web Tokens (JWTs) 时，JWS 尤其有用。例如，一个 ID 令牌 (ID token) 或 访问令牌 (Access token) 可以使用 JWS 签署，并由接收者验证，而无需再次进行网络请求。
JWS 如何工作？
JWS 使用加密算法对数据进行签署并生成签名。JWS 中有两个主要概念：JWS 头和 JWS 序列化。
JWS 头
JWS 包含一个头，该头包含关于签署算法和密钥管理的重要元数据。JWS 头中的一些常见属性包括：
alg(Algorithm): 用于签署数据的加密算法。typ(Type): 令牌类型，例如 JWT。kid(Key ID): 用于签署数据的密钥的唯一标识符。jku(JWK Set URL): JSON Web 密钥 Set (JWKS) 所在的 URL。
有关 JWS 头属性的详细列表，请参阅 JOSE Header 。
JWS 序列化
JWS 有两种序列化格式：紧凑格式和 JSON 格式。每种格式都有其表示签名数据的方式。
紧凑序列化
在紧凑序列化中，JWS 表示为一个由三个 Base64URL 编码部分组成的字符串，使用点（.）分隔。三个部分是：
{{header}}.{{payload}}.{{signature}}
每个部分都有特定的用途：
header: 关于签署算法和密钥管理的元数据，使用 Base64URL 编码格式。payload: 被签署的数据，使用 Base64URL 编码格式。signature: 头和有效载荷的加密签名。
[!注意] 紧凑序列化中不包含未保护的头。
例如，一个 JWS 可能看起来像这样：
eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkFsaWNlIn0.Xv9da66g3y4nxs_0hlR9CBkOG9GkxfPmq1_7u4tNeXE
解码 Base64URL 编码的部分后，JWS 包含以下内容：
- 头部：
{"alg":"HS256","typ":"JWT"} - 有效载荷：
{"sub":"1234567890","name":"Alice"} - 签名：
Xv9da66g3y4nxs_0hlR9CBkOG9GkxfPmq1_7u4tNeXE
头部指定 JWS 使用 HMAC-SHA256 算法 (HS256) 签署，令牌类型是 JWT (typ: "JWT") 的 JSON 格式。有效载荷包含基本的用户信息，例如主题 (sub) 和名称 (name)。
签名通过以下方式计算：
Hash(
Base64URLEncode(header) || '.' || Base64URLEncode(payload),
secret
)
根据 JWS 头部，在 Hash 函数中使用了 HMAC-SHA256 算法，其中 secret 是共享密钥 top-secret。
关于 JWS 如何与 JWT 一起工作的详细示例，请参阅 签名密钥 (Signing key) 文章。
JSON 序列化
JSON 序列化提供一种更有结构的方式来表示 JWS。JWS 被表示为具有以下属性的 JSON 对象：
{
"payload": "{{payload}}",
"signatures": [
{
"protected": "{{protected-header}}",
"header": "{{header}}",
"signature": "{{signature}}"
}
]
}
-
payload: Base64URL 编码的有效载荷。这是要签署的数据。 -
signatures: 签名对象的数组，每个对象包含受保护的头、头和签名。每个签名对象可以包括：
protected: Base64URL 编码的受保护头（紧凑序列化中的header）。header: JSON 格式的未受保护头。头不包含在签名中。signature: 头和有效载荷的加密签名（在紧凑序列化中为signature）。
例如，一个 JSON 序列化的 JWS 可能如下所示：
{
"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，对于相同的有效载荷有两个签名（signatures 数组）。每个签名对象都包含受保护的头、头和签名。