O que é JSON Web Token (JWT)?

JSON Web Token (JWT) é amplamente utilizado em aplicações web modernas e padrões abertos como o OpenID Connect, facilitando a autenticação e autorização. Embora o oficial RFC 7519 sirva como referência essencial, será um desafio para os iniciantes entender. Neste artigo, focaremos nos conceitos centrais do JWT e os apresentaremos em linguagem simples com exemplos.

Por que precisamos do JWT?#

Hoje em dia, é bastante comum usar JSON para trocar dados entre duas partes. Considere um objeto JSON que representa um usuário:

sub é uma abreviação de "subject", que é um standard claim no OpenID Connect para representar o identificador do usuário (ID do usuário).

Como podemos garantir a integridade deste objeto JSON? Em outras palavras, como podemos ter certeza de que os dados não foram alterados durante a transmissão? Uma solução comum é usar assinaturas digitais. Por exemplo, podemos usar criptografia de chave pública: o servidor assina o objeto JSON com sua chave privada e o cliente pode verificar a assinatura com a chave pública do servidor.

Em resumo, o JWT oferece uma abordagem padronizada para representar o objeto JSON e sua assinatura.

O formato do JWT#

Como existem muitos algoritmos para criar assinaturas digitais, é necessário especificar o algoritmo usado para a assinatura do JWT. Isso é realizado construindo um objeto JSON:

alg é uma abreviação de "algoritmo", e typ é abreviação de "type".

Normalmente, typ é definido como JWT em maiúsculas. Para o nosso exemplo, alg é HS256, que representa HMAC-SHA256, e indica que estamos usando este algoritmo para criar a assinatura.

Agora, temos todos os ingredientes para um JWT:

• Header JSON: Algoritmo e tipo
• Payload JSON: Os dados reais
• Assinatura: A assinatura que abrange o header e o payload

No entanto, certos caracteres como espaços e quebras de linha não são amigáveis para a transmissão de rede. Portanto, o cabeçalho e o payload precisam ser codificados em Base64URL. O JWT típico se parece com isto:

O . serve como o delimitador.

Vamos juntar tudo e criar um JWT:

Header#

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

Codificado em Base64URL: eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9

Payload#

JSON: {"sub":"foo","name":"John Doe"}

Codificado em Base64URL encoded: eyJzdWIiOiJmb28iLCJuYW1lIjoiSm9obiBEb2UifQ

Assinatura#

Em HMAC-SHA256, a assinatura é criada com um segredo:

Por exemplo, com o segredo como some-great-secret, a assinatura se torna: XM-XSs2Lmp76IcTQ7tVdFcZzN4W_WcoKMNANp925Q9g.

JWT#

O JWT final é:

Este JWT válido pode ser verificado por qualquer parte que possua o segredo.

Escolha o algoritmo de assinatura#

Como mencionado anteriormente, existem vários algoritmos para criar assinaturas digitais. Usamos HS256 como exemplo, mas ele pode não ser suficientemente forte, pois o segredo deve ser compartilhado entre as partes (por exemplo, o cliente e o servidor).

Em cenários do mundo real, os clientes podem incluir aplicações públicas como aplicativos React que não podem manter o segredo seguro. Consequentemente, a abordagem preferida envolve a utilização de criptografia de chave pública (ou seja, criptografia assimétrica) para assinar o JWT. Vamos começar com o algoritmo mais popular: RSA.

RSA#

RSA, um algoritmo assimétrico, usa um par de chaves: uma chave pública e uma chave privada. A chave pública é usada para verificar a assinatura, enquanto a chave privada é usada para assinar.

O header JSON para RSA se parece com isto:

RS256 representa RSA-SHA256, o que significa que a assinatura é criada com o algoritmo RSA e a função de hash SHA256. Você também pode usar RS384 e RS512 para criar assinaturas com funções de hash SHA384 e SHA512, respectivamente.

A assinatura é criada com a chave privada:

Novamente, podemos montar essas partes para criar um JWT, e o JWT final se parece com isto:

Agora, o cliente pode verificar a assinatura sem conhecer a chave privada.

ECDSA#

Embora o RSA seja amplamente adotado, ele sofre com tamanhos de assinatura maiores, às vezes superando o tamanho combinado do cabeçalho e payload. O Algoritmo de Assinatura Digital de Curva Elíptica (ECDSA) é outro algoritmo assimétrico que pode criar assinaturas mais compactas e é mais eficiente.

Para gerar uma chave privada para ECDSA, precisamos escolher uma curva. Isso está fora do escopo deste artigo, mas você pode encontrar mais informações aqui.

O header JSON para ECDSA se parece com isso:

ES256 representa ECDSA-SHA256, o que significa que a assinatura é criada com o algoritmo ECDSA e a função de hash SHA256. Você também pode usar ES384 e ES512 para criar assinaturas com funções de hash SHA384 e SHA512, respectivamente.

A assinatura é criada com a chave privada:

O JWT final mantém a mesma estrutura que o RSA, mas com uma assinatura significativamente menor:

Verifique o JWT#

Verificar um JWT é simples como é o processo reverso de criar um JWT:

1. Divida o JWT em três partes (cabeçalho, payload e assinatura) usando o delimitador ..
2. Decodifique o cabeçalho e payload com Base64URL.
3. Verifique a assinatura com o algoritmo especificado no cabeçalho e a chave pública (para algoritmos assimétricos).

Existem muitas bibliotecas disponíveis para ajudar na verificação do JWT, como o jose para Node.js e navegadores web.

Conclusão#

Neste artigo, explicamos brevemente os conceitos centrais do JWT, juntamente com uma visão geral sobre como criar e verificar. Muitos detalhes permanecem inexplorados, e faremos isso em artigos futuros.

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