JWT 访问令牌
JWT 访问令牌
在学习jwt之前我们首先了解一下用户身份验证
1 单一服务器认证模式
一般过程如下：
- 用户向服务器发送用户名和密码。
- 验证服务器后，相关数据（如用户名，用户角色等）将保存在当前会话（session）中。
- 服务器向用户返回session_id，session信息都会写入到用户的Cookie
- 用户的每个后续请求都将通过在Cookie中取出session_id传给服务器。
- 服务器收到session_id并对比之前保存的数据，确认用户的身份。
缺点：
显而易见 它的缺点也很明显
- 单点性能打压力很大 无法对其扩展
- 分布式应用中需要session共享 session共享方案存在性能瓶颈。
session共享方案：
session广播：性能瓶颈，不推荐
redis代替session：推荐，性能高
2、SSO（Single Sign On）模式
分布式，SSO(single sign on)模式：单点登录英文全称Single Sign On，简称就是SSO。它的解释是：在多个应用系统中，只需要登录一次，就可以访问其他相互信任的应用系统。
- 如图所示，图中有3个系统，分别是业务A、业务B、和SSO。
- 业务A、业务B没有登录模块。
- 而SSO只有登录模块，没有其他的业务模块。
一般流程如下
- 当业务A、业务B需要登录时，将跳到SSO系统。
- SSO从用户信息数据库中获取用户信息并校验用户信息，SSO系统完成登录。
- 然后将用户信息存入缓存（例如redis）。
- 当用户访问业务A或业务B，需要判断用户是否登录时，将跳转到SSO系统中进行用户身份验证，SSO判断缓存中是否存在用户身份信息。
- 这样，只要其中一个系统完成登录，其他的应用系统也就随之登录了。这就是单点登录（SSO）的定义。
优点：
用户身份信息独立管理，更好的分布式管理。可以扩展自己的安全策略
缺点：
显而易见这样的缺点也比较明显 只有一台认证服务器 要是挂了呢 访问服务压力比较大
3、Token模式（无状态）
校验流程
优点：
- 无状态： token是无状态，session是有状态的
- 基于标准化：你的API可以采用标准化的 JSON Web Token (JWT)
缺点：
- 占用带宽
- 无法在服务器端销毁
一、访问令牌的类型
本文采用的是自包含令牌
二、JWT令牌的介绍
1、什么是JWT令牌
JWT是JSON Web Token的缩写，即JSON Web令牌，是一种自包含令牌。
jwt使用场景
-
一种情况是webapi，类似之前的阿里云播放凭证的功能
-
另一种情况是多web服务器下实现无状态分布式身份验证
-
- JWT官网有一张图描述了JWT的认证过程（可以看上面token认证的那张图）
jwt的作用：
- JWT 最重要的作用就是对 token信息的防伪作用
JWT的原理：
- 一个JWT由三个部分组成：JWT头、有效载荷、签名哈希
- 最后由这三者组合进行base64编码得到JWT
2、JWT令牌的组成
典型的，一个JWT看起来如下图：
该对象为一个很长的字符串，字符之间通过"."分隔符分为三个子串。
每一个子串表示了一个功能块，总共有以下三个部分：JWT头、有效载荷和签名
注意:该字符串只有jwt头部分不能被解析（通过加密的方式） 其他的两个部分 都可以(只通过Base64 URL编码 并没有被加密)
JWT头
JWT头部分是一个描述JWT元数据的JSON对象，通常如下所示。
{
"alg": "HS256",
"typ": "JWT"
}
在上面的代码中，alg属性表示签名使用的算法，默认为HMAC SHA256（写为HS256）；typ属性表示令牌的类型，JWT令牌统一写为JWT。最后，使用Base64 URL算法将上述JSON对象转换为字符串保存。
有效载荷
有效载荷部分，是JWT的主体内容部分，也是一个JSON对象，包含需要传递的数据。 JWT指定七个默认字段供选择（存放的用户信息就是在这里）
sub: 主题
iss: jwt签发者
aud: 接收jwt的一方
iat: jwt的签发时间
exp: jwt的过期时间，这个过期时间必须要大于签发时间
nbf: 定义在什么时间之前，该jwt都是不可用的.
jti: jwt的唯一身份标识，主要用来作为一次性token,从而回避重放攻击。
除以上默认字段外，我们还可以自定义私有字段，如下例：
{
"name": "Helen",
"admin": true,
"avatar": "helen.jpg"
}
请注意，默认情况下JWT是未加密的，任何人都可以解读其内容，因此不要构建隐私信息字段，存放保密信息，以防止信息泄露。
JSON对象也使用Base64 URL算法转换为字符串保存。
签名哈希
签名哈希部分是对上面两部分数据签名，通过指定的算法生成哈希，以确保数据不会被篡改。
首先，需要指定一个密码（secret）（就是盐）。该密码仅仅为保存在服务器中，并且不能向用户公开。然后，使用标头中指定的签名算法（默认情况下为HMAC SHA256）根据以下公式生成签名。
HMACSHA256(base64UrlEncode(header) + "." + base64UrlEncode(claims), secret) ==> 签名hash
在计算出签名哈希后，JWT头，有效载荷和签名哈希的三个部分组合成一个字符串，每个部分用"."分隔，就构成整个JWT对象。
Base64URL算法
简单描述 就是会替换url中具有特殊含义的字符 用其他代替
如前所述，JWT头和有效载荷序列化的算法都用到了Base64URL。该算法和常见Base64算法类似，稍有差别。
作为令牌的JWT可以放在URL中（例如api.example/?token=xxx）。 Base64中用的三个字符是"+"，"/"和"="，由于在URL中有特殊含义，因此Base64URL中对他们做了替换："="去掉，"+"用"-"替换，"/"用"_"替换，这就是Base64URL算法。
注意：base64编码，并不是加密，只是把明文信息变成了不可见的字符串。但是其实只要用一些工具就可以把base64编码解成明文，所以不要在JWT中放入涉及私密的信息。
3、JWT的用法
客户端接收服务器返回的JWT，将其存储在Cookie或localStorage中。
此后，客户端将在与服务器交互中都会带JWT。如果将它存储在Cookie中，就可以自动发送，但是不会跨域，因此一般是将它放入HTTP请求的Header Authorization字段中。
当跨域时，也可以将JWT放置于POST请求的数据主体中。
三、JWT问题和趋势
1、JWT默认不加密，但可以加密。生成原始令牌后，可以使用该令牌再次对其进行加密。
2、当JWT未加密时，一些私密数据无法通过JWT传输。
3、JWT不仅可用于认证，还可用于信息交换。善用JWT有助于减少服务器请求数据库的次数。
4、JWT的最大缺点是服务器不保存会话状态，所以在使用期间不可能取消令牌或更改令牌的权限。也就是说，一旦JWT签发，在有效期内将会一直有效。
5、JWT本身包含认证信息，因此一旦信息泄露，任何人都可以获得令牌的所有权限。为了减少盗用，JWT的有效期不宜设置太长。对于某些重要操作，用户在使用时应该每次都进行身份验证。
6、为了减少盗用和窃取，JWT不建议使用HTTP协议来传输代码，而是使用加密的HTTPS协议进行传输。
二 测试jwt
一、创建Maven项目
1、项目
项目类型：Maven
groupId：look.word
artifactId：jwt
2、基本依赖
<dependencies>
<!--jwt依赖-->
<dependency>
<groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
<artifactId>jjwt</artifactId>
<version>0.9.0</version>
</dependency>
<!--junit-->
<dependency>
<groupId>junit</groupId>
<artifactId>junit</artifactId>
<version>4.12</version>
</dependency>
</dependencies>
JWT工具类
/**
* JWT工具类
*/
public class JwtUtil {
//有效期为
public static final Long JWT_TTL = 24*60 * 60 *1000L;// 60 * 60 *1000 一个小时
//设置秘钥明文
public static final String JWT_KEY = "sangeng";
public static String getUUID(){
String token = UUID.randomUUID().toString().replaceAll("-", "");
return token;
}
/**
* 生成jtw
* @param subject token中要存放的数据（json格式）
* @return
*/
public static String createJWT(String subject) {
JwtBuilder builder = getJwtBuilder(subject, null, getUUID());// 设置过期时间
return builder.compact();
}
/**
* 生成jtw
* @param subject token中要存放的数据（json格式）
* @param ttlMillis token超时时间
* @return
*/
public static String createJWT(String subject, Long ttlMillis) {
JwtBuilder builder = getJwtBuilder(subject, ttlMillis, getUUID());// 设置过期时间
return builder.compact();
}
private static JwtBuilder getJwtBuilder(String subject, Long ttlMillis, String uuid) {
SignatureAlgorithm signatureAlgorithm = SignatureAlgorithm.HS256;
SecretKey secretKey = generalKey();
long nowMillis = System.currentTimeMillis();
Date now = new Date(nowMillis);
if(ttlMillis==null){
ttlMillis=JwtUtil.JWT_TTL;
}
long expMillis = nowMillis + ttlMillis;
Date expDate = new Date(expMillis);
return Jwts.builder()
.setId(uuid) //唯一的ID
.setSubject(subject) // 主题 可以是JSON数据
.setIssuer("sg") // 签发者
.setIssuedAt(now) // 签发时间
.signWith(signatureAlgorithm, secretKey) //使用HS256对称加密算法签名, 第二个参数为秘钥
.setExpiration(expDate);
}
/**
* 创建token
* @param id
* @param subject
* @param ttlMillis
* @return
*/
public static String createJWT(String id, String subject, Long ttlMillis) {
JwtBuilder builder = getJwtBuilder(subject, ttlMillis, id);// 设置过期时间
return builder.compact();
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
String token = "eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJqdGkiOiJjYWM2ZDVhZi1mNjVlLTQ0MDAtYjcxMi0zYWEwOGIyOTIwYjQiLCJzdWIiOiJzZyIsImlzcyI6InNnIiwiaWF0IjoxNjM4MTA2NzEyLCJleHAiOjE2MzgxMTAzMTJ9.JVsSbkP94wuczb4QryQbAke3ysBDIL5ou8fWsbt_ebg";
Claims claims = parseJWT(token);
System.out.println(claims);
}
/**
* 生成加密后的秘钥 secretKey
* @return
*/
public static SecretKey generalKey() {
byte[] encodedKey = Base64.getDecoder().decode(JwtUtil.JWT_KEY);
SecretKey key = new SecretKeySpec(encodedKey, 0, encodedKey.length, "AES");
return key;
}
/**
* 解析
*
* @param jwt
* @return
* @throws Exception
*/
public static Claims parseJWT(String jwt) throws Exception {
SecretKey secretKey = generalKey();
return Jwts.parser()
.setSigningKey(secretKey)
.parseClaimsJws(jwt)
.getBody();
}
}
