使用JWT实现认证

为什么使用JWT？

随着技术的发展，分布式web应用的普及，通过session管理用户登录状态成本越来越高，因此慢慢发展成为token的方式做登录身份校验，然后通过token去取redis中的缓存的用户信息，随着之后jwt的出现，校验方式更加简单便捷化，无需通过redis缓存，而是直接根据token取出保存的用户信息，以及对token可用性校验，单点登录更为简单。JWT官网有一个在线的的JWT生成器。

JSON Web Token（缩写 JWT）是目前最流行的跨域认证解决方案。

JSON Web Tokens的使用场景

Authorization (授权) : 这是使用JWT的最常见场景。一旦用户登录，后续每个请求都将包含JWT，允许用户访问该令牌允许的路由、服务和资源。单点登录是现在广泛使用的JWT的一个特性，因为它的开销很小，并且可以轻松地跨域使用。
Information Exchange (信息交换) : 对于安全的在各方之间传输信息而言，JSON Web Tokens无疑是一种很好的方式。因为JWTs可以被签名，例如，用公钥/私钥对，你可以确定发送人就是它们所说的那个人。另外，由于签名是使用头和有效负载计算的，您还可以验证内容没有被篡改。

JWT 的原理

JWT 的原理是，服务器认证以后，生成一个 JSON 对象，发回给用户，就像下面这样。

{
  "姓名": "张三",
  "角色": "管理员",
  "到期时间": "2018年7月1日0点0分"
}

以后，用户与服务端通信的时候，都要发回这个 JSON 对象。服务器完全只靠这个对象认定用户身份。为了防止用户篡改数据，服务器在生成这个对象的时候，会加上签名（详见后文）。

服务器就不保存任何 session 数据了，也就是说，服务器变成无状态了，从而比较容易实现扩展。

JWT 的数据结构

它是一个很长的字符串，中间用点（.）分隔成三个部分。注意，JWT 内部是没有换行的，这里只是为了便于展示，将它写成了几行。

JWT 的三个部分依次如下。

Header（头部）
Payload（负载）
Signature（签名）

写成一行，就是下面的样子。

Header.Payload.Signature

Header

Header 部分是一个 JSON 对象，描述 JWT 的元数据，通常是下面的样子。

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

上面代码中，alg属性表示签名的算法（algorithm），默认是 HMAC SHA256（写成 HS256）；typ属性表示这个令牌（token）的类型（type），JWT 令牌统一写为JWT。

最后，将上面的 JSON 对象使用 Base64URL 算法（详见后文）转成字符串。

Payload

Payload 部分也是一个 JSON 对象，用来存放实际需要传递的数据。JWT 规定了7个官方字段，供选用。

iss (issuer)：签发人
exp (expiration time)：过期时间
sub (subject)：主题
aud (audience)：受众
nbf (Not Before)：生效时间
iat (Issued At)：签发时间
jti (JWT ID)：编号

除了官方字段，你还可以在这个部分定义私有字段，下面就是一个例子。

{
  "sub": "1234567890",
  "name": "John Doe",
  "admin": true
}

注意，JWT 默认是不加密的，任何人都可以读到，所以不要把秘密信息放在这个部分。

这个 JSON 对象也要使用 Base64URL 算法转成字符串。

Signature

Signature 部分是对前两部分的签名，防止数据篡改。

首先，需要指定一个密钥（secret）。这个密钥只有服务器才知道，不能泄露给用户。然后，使用 Header 里面指定的签名算法（默认是 HMAC SHA256），按照下面的公式产生签名。

HMACSHA256(
  base64UrlEncode(header) + "." +
  base64UrlEncode(payload),
  secret)

算出签名以后，把 Header、Payload、Signature 三个部分拼成一个字符串，每个部分之间用"点"（.）分隔，就可以返回给用户。

Base64URL

前面提到，Header 和 Payload 串型化的算法是 Base64URL。这个算法跟 Base64 算法基本类似，但有一些小的不同。

JWT 作为一个令牌（token），有些场合可能会放到 URL（比如 api.example.com/?token=xxx）。Base64 有三个字符+、/和=，在 URL 里面有特殊含义，所以要被替换掉：=被省略、+替换成-，/替换成_ 。这就是 Base64URL 算法。

JWT 的使用方式

客户端收到服务器返回的 JWT，可以储存在 Cookie 里面，也可以储存在 localStorage。

此后，客户端每次与服务器通信，都要带上这个 JWT。你可以把它放在 Cookie 里面自动发送，但是这样不能跨域，所以更好的做法是放在 HTTP 请求的头信息Authorization字段里面。

Authorization: Bearer <token>

另一种做法是，跨域的时候，JWT 就放在 POST 请求的数据体里面。

JWT工作流程

登录用户验证通过，服务端根据header，payload，签名算法，密钥计算生成签名，header、paylaod、签名组成jwt并返回给客户端
客户端后面再访问服务端时，在请求头中携带该jwt，服务端获取到jwt的header和payload之后，还用该签名算法和密钥对header和payload计算得出签名，然后和客户端jwt中的签名进行比对，如果相同则认证成功，否则认证失败。

JWT 特点

（1）JWT 默认是不加密，但也是可以加密的。生成原始 Token 以后，可以用密钥再加密一次。

（2）JWT 不加密的情况下，不能将秘密数据写入 JWT。

（3）JWT 不仅可以用于认证，也可以用于交换信息。有效使用 JWT，可以降低服务器查询数据库的次数。

（4）JWT 的最大缺点是，由于服务器不保存 session 状态，因此无法在使用过程中废止某个 token，或者更改 token 的权限。也就是说，一旦 JWT 签发了，在到期之前就会始终有效，除非服务器部署额外的逻辑。

（5）JWT 本身包含了认证信息，一旦泄露，任何人都可以获得该令牌的所有权限。为了减少盗用，JWT 的有效期应该设置得比较短。对于一些比较重要的权限，使用时应该再次对用户进行认证。

（6）为了减少盗用，JWT 不应该使用 HTTP 协议明码传输，要使用 HTTPS 协议传输。

Java实现

首先导入maven依赖

<dependency>
    <groupId>com.auth0</groupId>
    <artifactId>java-jwt</artifactId>
     <version>3.2.0</version>
</dependency>
<dependency>
     <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
     <artifactId>jjwt</artifactId>
     <version>0.7.0</version>
</dependency>

JWT工具类：
用于生成Token，和Token验证

public class JwtUtils {
    /**
     * 签发JWT
     * 
     * @param id
     * @param subject   可以是JSON数据 尽可能少
     * @param ttlMillis
     * @return String
     *
     */
    public static String createJWT(String id, String subject, long ttlMillis) {
        SignatureAlgorithm signatureAlgorithm = SignatureAlgorithm.HS256;
        long nowMillis = System.currentTimeMillis();
        Date now = new Date(nowMillis);
        SecretKey secretKey = generalKey();
        JwtBuilder builder = Jwts.builder().setId(id).setSubject(subject) // 主题
                .setIssuer("user") // 签发者
                .setIssuedAt(now) // 签发时间
                .signWith(signatureAlgorithm, secretKey); // 签名算法以及密匙
        if (ttlMillis >= 0) {
            long expMillis = nowMillis + ttlMillis;
            Date expDate = new Date(expMillis);
            builder.setExpiration(expDate); // 过期时间
        }
        return builder.compact();
    }

    /**
     * 验证JWT
     * 
     * @param jwtStr
     * @return
     */
    public static CheckResult validateJWT(String jwtStr) {
        CheckResult checkResult = new CheckResult();
        Claims claims = null;
        try {
            claims = parseJWT(jwtStr);
            checkResult.setSuccess(true);
            checkResult.setClaims(claims);
        } catch (ExpiredJwtException e) {
            checkResult.setErrCode(SystemConstant.JWT_ERRCODE_EXPIRE);
            checkResult.setSuccess(false);
        } catch (SignatureException e) {
            checkResult.setErrCode(SystemConstant.JWT_ERRCODE_FAIL);
            checkResult.setSuccess(false);
        } catch (Exception e) {
            checkResult.setErrCode(SystemConstant.JWT_ERRCODE_FAIL);
            checkResult.setSuccess(false);
        }
        return checkResult;
    }

    public static SecretKey generalKey() {
        byte[] encodedKey = Base64.decode(SystemConstant.JWT_SECERT);
        SecretKey key = new SecretKeySpec(encodedKey, 0, encodedKey.length, "AES");
        return key;
    }

    /**
     * 
     * 解析JWT字符串
     * 
     * @param jwt
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static Claims parseJWT(String jwt) throws Exception {
        SecretKey secretKey = generalKey();
        return Jwts.parser().setSigningKey(secretKey).parseClaimsJws(jwt).getBody();
    }
}

如何使用？

public class LoginController {
    @Autowired
    UserRepository userRepository;
    

    @RequestMapping(value="login",method = RequestMethod.POST)
    public ReturnVo login(String username, String password,HttpServletResponse
            response) {
        User user =  userRepository.findByUsername(username);
        if(user!=null){
            if(user.getPassword().equals(password)){
                //把token返回给客户端-->客户端保存至cookie-->客户端每次请求附带cookie参数
                String JWT = JwtUtils.createJWT("1", username, SystemConstant.JWT_TTL);
                return ReturnVo.ok(JWT);
            }else{
                return ReturnVo.error();
            }
        }else{
            return ReturnVo.error();
        }
    }
    @RequestMapping(value="description",method = RequestMethod.POST)
    public ReturnVo description(String username) {
        User user =  userRepository.findByUsername(username);
        return ReturnVo.ok(user.getDescription());
    }
}

posted @ 2021-07-28 16:04 wang_longan 阅读(128) 评论(0) 编辑收藏举报

会员力量，点亮园子希望

刷新页面返回顶部

wang_longan