RS256 与 HS256：有什么区别？

Question

我正在使用 Auth0 处理我的网络应用程序中的身份验证。我正在使用 ASP.NET Core v1.0.0 和 Angular 2 rc5，我对 authentication/security 了解不多。

在Auth0 docs for ASP.NET Core Web Api中，JWT算法有RS256和HS256两种选择。这可能是一个愚蠢的问题，但是：

RS256和HS256有什么区别？有哪些用例（如果适用）？

Answer 1

这两种选择都指的是身份提供者使用什么算法来签署 JWT。签名是一种加密操作，它生成一个“签名”（JWT 的一部分），令牌的接收者可以验证该签名以确保令牌未被篡改。

RS256（带有 SHA-256) is an asymmetric algorithm 的 RSA 签名，它使用 public/private 密钥对：身份提供者有一个用于生成签名的私钥，并且JWT 的消费者得到一个 public 密钥来验证签名。由于 public 密钥，而不是私钥，不需要保持安全，大多数身份提供者都可以轻松获得它供消费者获取和使用（通常通过元数据URL）。
HS256（HMAC 与 SHA-256）涉及哈希函数和一个（秘密）密钥的组合，该密钥在双方之间共享，用于生成将用作签名的散列。由于同一密钥用于生成签名和验证签名，因此必须小心确保密钥不被泄露。

如果您要开发使用 JWT 的应用程序，您可以安全地使用 HS256，因为您可以控制谁使用密钥。另一方面，如果您无法控制客户端，或者您无法保护密钥，RS256 将更适合，因为消费者只需要知道 public（共享) 键。

由于 public 密钥通常可从元数据端点获得，因此可以对客户端进行编程以自动检索 public 密钥。如果是这种情况（与 .Net Core 库一样），您在配置上要做的工作就会更少（这些库将从服务器获取 public 密钥）。另一方面，对称密钥需要带外交换（确保安全的通信通道），并在签名密钥翻转时手动更新。

Auth0 为 OIDC、SAML 和 WS-Fed 协议提供元数据端点，可以在其中检索 public 密钥。您可以在客户端的“高级设置”下看到这些端点。

例如，OIDC 元数据端点采用 https://{account domain}/.well-known/openid-configuration 的形式。如果您浏览到那个 URL，您将看到一个 JSON 对象引用 https://{account domain}/.well-known/jwks.json，其中包含帐户的 public 键（或键），表示为JSON Web Key Set.

如果您查看 RS256 示例，您会发现不需要在任何地方配置 public 键：它由框架自动检索。

Answer 2

密码学中使用了两种算法：

对称算法

单个密钥用于加密数据。使用密钥加密后，可以使用相同的密钥对数据进行解密。例如，如果 Mary 使用密钥 "my-secret" 加密消息并将其发送给 John，他将能够使用相同的密钥 "my-secret" 正确解密消息。

非对称算法

两个密钥用于加密和解密消息。虽然一个密钥（public）用于加密消息，但另一个密钥（私有）只能用于解密它。因此，John 可以生成 public 和私钥，然后仅将 public 密钥发送给 Mary 以加密她的消息。消息只能使用私钥解密。

HS256和RS256场景

这些算法不用于 encrypt/decryt 数据。相反，它们用于验证数据的来源或真实性。当Mary需要向Jhon发送一条公开消息，而Jhon需要验证消息是否确实来自Mary时，可以使用HS256或RS256。

HS256 可以使用单个密钥为给定的数据样本创建签名。当消息与签名一起传输时，接收方可以使用相同的密钥来验证签名是否与消息匹配。

RS256 使用一对密钥来做同样的事情。只能使用私钥生成签名。并且必须使用 public 密钥来验证签名。在这种情况下，即使 Jack 找到了 public 密钥，他也无法创建带有签名的欺骗消息来冒充 Mary。

Answer 3

性能有差异。

简单的说HS256在验证上比RS256快1个数量级左右，在签发（签名）上比RS256快2个数量级左右。

 640,251  91,464.3 ops/s
  86,123  12,303.3 ops/s (RS256 verify)
   7,046   1,006.5 ops/s (RS256 sign)

不要纠结于实际数字，只要相互尊重地想一想。

[Program.cs]

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        foreach (var duration in new[] { 1, 3, 5, 7 })
        {
            var t = TimeSpan.FromSeconds(duration);

            byte[] publicKey, privateKey;

            using (var rsa = new RSACryptoServiceProvider())
            {
                publicKey = rsa.ExportCspBlob(false);
                privateKey = rsa.ExportCspBlob(true);
            }

            byte[] key = new byte[64];

            using (var rng = new RNGCryptoServiceProvider())
            {
                rng.GetBytes(key);
            }

            var s1 = new Stopwatch();
            var n1 = 0;

            using (var hs256 = new HMACSHA256(key))
            {
                while (s1.Elapsed < t)
                {
                    s1.Start();
                    var hash = hs256.ComputeHash(privateKey);
                    s1.Stop();
                    n1++;
                }
            }

            byte[] sign;

            using (var rsa = new RSACryptoServiceProvider())
            {
                rsa.ImportCspBlob(privateKey);

                sign = rsa.SignData(privateKey, "SHA256");
            }

            var s2 = new Stopwatch();
            var n2 = 0;

            using (var rsa = new RSACryptoServiceProvider())
            {
                rsa.ImportCspBlob(publicKey);

                while (s2.Elapsed < t)
                {
                    s2.Start();
                    var success = rsa.VerifyData(privateKey, "SHA256", sign);
                    s2.Stop();
                    n2++;
                }
            }

            var s3 = new Stopwatch();
            var n3 = 0;

            using (var rsa = new RSACryptoServiceProvider())
            {
                rsa.ImportCspBlob(privateKey);

                while (s3.Elapsed < t)
                {
                    s3.Start();
                    rsa.SignData(privateKey, "SHA256");
                    s3.Stop();
                    n3++;
                }
            }

            Console.WriteLine($"{s1.Elapsed.TotalSeconds:0} {n1,7:N0} {n1 / s1.Elapsed.TotalSeconds,9:N1} ops/s");
            Console.WriteLine($"{s2.Elapsed.TotalSeconds:0} {n2,7:N0} {n2 / s2.Elapsed.TotalSeconds,9:N1} ops/s");
            Console.WriteLine($"{s3.Elapsed.TotalSeconds:0} {n3,7:N0} {n3 / s3.Elapsed.TotalSeconds,9:N1} ops/s");

            Console.WriteLine($"RS256 is {(n1 / s1.Elapsed.TotalSeconds) / (n2 / s2.Elapsed.TotalSeconds),9:N1}x slower (verify)");
            Console.WriteLine($"RS256 is {(n1 / s1.Elapsed.TotalSeconds) / (n3 / s3.Elapsed.TotalSeconds),9:N1}x slower (issue)");

            // RS256 is about 7.5x slower, but it can still do over 10K ops per sec.
        }
    }
}

Answer 4

简答，特定于 OAuth2，

HS256 用于生成令牌签名的用户客户端密码，并且需要相同的密码才能在后端验证令牌。因此，您应该在后端服务器中拥有该机密的副本以验证签名。
RS256 使用 public 密钥加密来签名 token.Signature(hash) 将使用私钥创建并且可以使用 public 进行验证钥匙。因此，不需要将私钥或客户端机密存储在后端服务器中，但后端服务器将从您的租户 (https://[tenant]/.well-known/openid-configuration) 中的 openid 配置 url 中获取 public 密钥验证令牌。 access_toekn 中的 KID 参数将用于从 openid-configuration 中检测正确的密钥 (public)。

RS256 与 HS256：有什么区别？

RS256 vs HS256: What's the difference?

jwt

auth0

asp.net-core-webapi

rs256