JOSE、JWA、JWE、JWK、JWS 和 JWT 有何区别？

Question

JOSE、JWA、JWE、JWK、JWS 和 JWT 之间有什么区别，它们之间如何相互关联？

- Marco

Answer 1

JOSE代表JSON对象签名和加密。它是一组使用基于JSON的数据结构来签名和加密数据的标准。换句话说，JWA、JWE、JWK、JWS和JWT都是JOSE的一部分。 TL;DR:

• JWA: 定义了一组在JWE、JWK和JWS中使用的加密算法和标识符。
• JWK: 使用基于JSON的数据结构定义了用作JWA中定义的算法输入的加密密钥表示。
• JWE: 使用基于JSON的数据结构定义了加密内容。加密/解密使用在JWA中定义的算法执行。
• JWS: 使用基于JSON的数据结构定义了签名内容。签名/验证使用在JWA中定义的算法执行。
• JWT: 使用基于JSON的数据结构定义主题声明。可以通过JWE或JWS可选地保护声明。

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更详细的版本：

JWE（JSON Web Encryption）使用基于JSON的数据结构表示加密内容。 JWE 用于在各方之间共享数据，具有认证（确保数据来自它声称的发送者），机密性（确保只有接收方可以解密数据）和完整性（确保在传输过程中未被第三方更改）。JWE 支持对称密钥加密（使用单个密钥加密和解密）和非对称密钥加密（使用公钥加密，私钥解密）。

JWS（JSON Web Signature）使用基于JSON的数据结构表示使用数字签名或消息认证码（MAC）保护的内容。 JWS 用于在各方之间共享数据，具有认证和完整性。JWS 提供了一个较轻量级的替代方案，当不需要机密性时。 JWS 支持对称密钥MAC（使用单个密钥进行签名和验证）和非对称密钥数字签名（使用私钥签名，使用公钥验证）。

JWE加密和JWS签名使用密码算法进行。这些算法及其对应的标识符在JWA（JSON Web Algorithms）中定义。

JWA中指定的密码算法以密码密钥作为输入。JWK（JSON Web Key）定义了使用基于JSON的数据结构表示密码密钥的方法。

JWT（JSON Web Token）是一种简洁、URL安全的方式，用于表示有关主体的声明，以便在两个参与方之间传输。JWT是基于声明的身份验证中使用的一种形式的基于声明的身份。可以通过JWE或JWS可选地保护JWT。 JWT的最小表示形式包括一个JOSE头部和声明（在JWS上下文中也称为有效负载，在JWE上下文中称为明文）。

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这里有三个针对声明{"foo": "bar"}的JWT值：

未受保护（无签名/加密）：

• 最小的JOSE头部是：{"alg": "none"}
• JWT值是：eyJhbGciOiJub25lIn0.eyJmb28iOiJiYXIifQ（头部 + "." + 声明）

通过JWS保护：

• 使用JWA和id：HS256（使用SHA-256的HMAC）
• 使用JWK和值：{"kty":"oct","k":"AAECAwQFBgcICQoLDA0ODwABAgMEBQYHCAkKCwwNDg8"}
• 最小的JOSE header是：{"alg":"HS256"}
• JWT的值为：eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJmb28iOiJiYXIifQ.QqnxrmVYNzUZe2xJeSZIBMoELSfxW144gSAvdBTeXCo（header + "." + payload + "." + signature）

通过JWE保护：

• 使用密钥管理模式：dir（直接加密）
• 使用JWA和id：A256GCM（使用256位密钥的AES GCM）
• 使用JWK和值：{"kty":"oct","k":"AAECAwQFBgcICQoLDA0ODwABAgMEBQYHCAkKCwwNDg8"}
• 最小的JOSE header是：{"alg":"dir","enc":"A256GCM"}
• 可能的JWT值为：eyJhbGciOiJkaXIiLCJlbmMiOiJBMjU2R0NNIn0..69fkCssY6yzSKVtt.3kRb3CHlZdwB1kBrwQ.mkwzT_wBpi6W7mXgjbxmvw（header + ".." + initialization vector + "." + ciphertext + "." + authentication tag）

注意：在JWE示例中使用了单词"possible"，因为IV（初始化向量）是随机生成的。因此，使用相同密钥加密的相同JWT声明的许多有效变体可以使用JWE加密。

- Marco