4. Token 生成与签发：服务端生成 Token 流程、签名算法选择（HS256/RS256）、Payload 设计规范

Token 的生成与签发是鉴权链路的第一道关口。服务端必须在用户登录或凭证校验通过后，按照标准流程构造 JWT（JSON Web Token），选择合适的签名算法，并设计合理的 Payload 结构。本章将拆解这三个核心环节，确保生成的 Token 既安全又具备可扩展性。

4.1 服务端生成 Token 的标准流程

一个完整的 Token 签发流程包含以下 6 个步骤，每一步都直接影响后续的验证效率与安全性：

1. 用户身份校验：接收用户名/密码、OAuth 授权码或第三方凭证，通过数据库或认证服务验证合法性。
2. 构造 JWT Header：固定包含 typ: "JWT" 和 alg 字段（如 HS256 或 RS256）。
3. 构造 JWT Payload：按规范填充标准声明（iss、sub、exp、iat、jti）和自定义声明（用户角色、权限范围、会话 ID）。
4. 计算签名：使用选定的算法和密钥对 Header + Payload 进行签名，生成 Signature 部分。
5. 组装 Token：将 Base64URL 编码的 Header、Payload 和 Signature 用点号（.）连接。
6. 缓存与下发：将 Token 存入 Redis（用于黑名单/刷新逻辑），并通过 HTTP 响应返回给客户端。

4.2 签名算法选择：HS256 vs RS256

签名算法决定了 Token 的防篡改能力和密钥管理方式。HS256（HMAC-SHA256）和 RS256（RSA-SHA256）是生产环境中最常用的两种算法，它们的核心差异如下：

4.3 Payload 设计规范

JWT Payload 是 Token 的信息载体，设计时需遵循“最小必要原则”——只包含验证和授权所必需的字段，避免携带敏感数据。Payload 分为标准声明（Registered Claims）和自定义声明（Custom Claims）两类。

4.3.1 标准声明字段

4.3.2 自定义声明设计示例

以下是一个生产级 Payload 示例，包含标准声明和必要的自定义声明：

{
  "iss": "auth-api.v2.example.com",
  "sub": "user_8a3f7b2e",
  "exp": 1712345678,
  "iat": 1712341778,
  "jti": "a1b2c3d4-e5f6-7890-abcd-ef1234567890",
  "role": "admin",
  "scope": ["read:orders", "write:orders"],
  "session_id": "sess_9f8e7d6c5b4a"
}

4.4 代码实现：Token 签发核心逻辑

以下是一个基于 Node.js + jsonwebtoken 库的 Token 签发示例，展示了 HS256 和 RS256 两种算法的实现方式：

const jwt = require('jsonwebtoken');
const crypto = require('crypto');

// ========== HS256 对称签名 ==========
const HS256_SECRET = process.env.JWT_HS256_SECRET || 'your-256-bit-secret';

function signHS256(userId, role, scope) {
  const payload = {
    iss: 'auth-api.v2.example.com',
    sub: userId,
    iat: Math.floor(Date.now() / 1000),
    exp: Math.floor(Date.now() / 1000) + 3600, // 1小时过期
    jti: crypto.randomUUID(),
    role: role,
    scope: scope
  };

  return jwt.sign(payload, HS256_SECRET, { algorithm: 'HS256' });
}

// ========== RS256 非对称签名 ==========
const fs = require('fs');
const PRIVATE_KEY = fs.readFileSync('./keys/private.pem', 'utf8');

function signRS256(userId, role, scope) {
  const payload = {
    iss: 'auth-api.v2.example.com',
    sub: userId,
    iat: Math.floor(Date.now() / 1000),
    exp: Math.floor(Date.now() / 1000) + 3600,
    jti: crypto.randomUUID(),
    role: role,
    scope: scope
  };

  return jwt.sign(payload, PRIVATE_KEY, { algorithm: 'RS256' });
}

// 使用示例
const token = signHS256('user_8a3f7b2e', 'admin', ['read:orders', 'write:orders']);
console.log('Generated Token:', token);