emqx启用JWT令牌认证（包含hmac-based和public-key）

emqx连接启用jwt令牌认证

jwt令牌

概述

JWT 即 JSON Web Tokens
是一种开放的,用于在两方之间安全地表示声明的行业标准的方法(RFC 7519)。

组成

令牌的形式 xxx.yyy.zzz

eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9
.eyJleHAiOjE2NjU0Nzc4NjEsInVzZXIiOiJtcXR0LWNsaWVudCIsImlhdCI6MTY2NTQ3Njg2MX0
.S9ZrrAk2zmUC2zQ7YNcGwhojLOKV5Bhe3zrMv6rQuzE

由三部分组成,先后分别为HEADER、PAYLOAD、VERIFY SIGNATURE
简单的说,xxx和yyy是对JSON字符串进行base64加密得到,
zzz是由“xxx.yyy”加密得到,最后组装成 xxx.yyy.zzz

HEADER

HEADER(头部)由 ALGORITHM(算法) 和 TOKEN TYPE(令牌类型) 组成

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

xxx由HEADER使用Base64加密得到
alg : 表示签名的算法
typ : 表示令牌的类型

PAYLOAD

PAYLOAD(负载)存放一些用户信息,但不能存放敏感信息,因为负载中的信息是公开的
yyy由PAYLOAD使用Base64加密得到

VERIFY SIGNATURE

VERIFY SIGNATURE(验证签名)
zzz由前两部分使用签名加密得到,即对 xxx.yyy 加密,中间连接的“.”是需要的

生成JWT

依赖

        <dependency>
            <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
            <artifactId>jjwt</artifactId>
            <version>0.6.0</version>
        </dependency>

代码

api使用方式是生成JwtBuilder对象 然后调用compact()方法,就能得到JWT.JWT主要由三部分组成,那么代码中同理需要对三部分进行构造,使用api时,主要是对PAYLOAD和VERIFY SIGNATURE进行赋值.

        Instant now = Instant.now();

        Map<String, Object> claims = new HashMap<>();
        claims.put("user", "mqtt-client");

        String compact = Jwts.builder()
                .setClaims(claims) // 自定义声明
                .setIssuedAt(Date.from(now)) // 对标准中的声明赋值,设置签发时间
                .setExpiration(Date.from(now.plusSeconds(1000))) // 对标准中的声明赋值,设置过期时间
                .signWith(SignatureAlgorithm.HS256, "NmVlR3l2T3BiQnBXMi9veVBlcTZWaEpES09XTzdoWnM=") // 设置签名
                .compact();
        System.out.println(compact);

tips

1. 值得注意的一点是：不要在 setXxx(标准中的声明) 之后调用 setClaims，因为这两个方法会覆盖所有已设置的声明
2. PAYLOAD可以分为payload和claims,但是两者既不能都为空也不能都存在,同时只能存在一个,否则将会报错.
   
3. 可以不手动设置HEADER,api中会自动设置,当然,自己手动设置HEADER属性也可以
4. HEADER中的alg会随构造的签名自动变更
5. 关于默认的claims

根据RFC 7519协议标准 我们获取到JWT标准中claims的字段,这些字段是可选的

1. iss ：Issuer,颁发者
2. sub : Subject,主题
3. aud : Audience,受众
4. exp ：Expiration Time,过期时间
5. nbf ：Not Before,不能被接受处理的时间
6. iat ：Issued At,发布时间
7. jti ：JWT ID
这些claims字段可以根据需要去设置,也可以自己定义claim

emqx的安装

根据环境自己选择下载

tips

1. 如果连接不上服务,建议查看8083端口是否打开
2. 如果dashborad无法打开,建议查看18083端口是否打开

hmac-based方式验证

概述

emqx中hmac-based方式，表明 JWT 将使用对称密钥生成签名和校验签名（支持 HS256、HS384 和 HS512 算法）,上述的JWT令牌使用的是SignatureAlgorithm.HS256,使用该方式验证,上述代码可以直接使用

HS256("HS256", "HMAC using SHA-256", "HMAC", "HmacSHA256", true)

开启验证

• Secret，用于校验签名的密钥，与生成签名时使用的密钥相同
• Secret Base64 Encode，表明 Secret 是否经过 Base64 加密，即 EMQX 在使用 Secret 校验签名时是否需要先对其进行 Base64 解密

public-key方式验证

概述

emqx中public-key方式,表明 JWT 使用私钥生成签名,需要使用公钥校验签名（支持 RS256、RS384、RS512、ES256、ES384 和 ES512 算法）,对于生成的JWT令牌来说,加密方式我这里换成了RSA,即SignatureAlgorithm.RS256

RS256("RS256", "RSASSA-PKCS-v1_5 using SHA-256", "RSA", "SHA256withRSA", true)

其原理是对JWT令牌使用私钥加签,然后将公钥配置在emqx上,连接时用emqx中的公钥验签,防止信息被篡改

开启验证

• Public Key，指定用于校验签名的 PEM 格式的公钥
  

PEM格式的公钥私钥生成

首先,需要在windows上安装openssl,然后通过指令生成pem格式文件

    openssl生成私钥命令： openssl genrsa -out rsa_private_key.pem 1024
    openssl生成公钥命令： openssl rsa -in rsa_private_key.pem -pubout -out rsa_public_key.pem

PEM格式的私钥Java代码中是没办法直接使用的,需要手动或者通过方法变成连续的字符串

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

PEM格式中带有换行符,处理时需要注意,此时连接的字符串就位私钥

代码

package com.mio.mqtt.util;

import io.jsonwebtoken.Jwts;
import io.jsonwebtoken.SignatureAlgorithm;
import sun.misc.BASE64Decoder;


import java.security.KeyFactory;
import java.security.spec.KeySpec;
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
import java.time.Instant;
import java.util.Date;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class JWTUtils {
    public static void main(String[] args) {
        Instant now = Instant.now();

        Map<String, Object> claims = new HashMap<>();
        claims.put("user", "mqtt-client");

        String privateKey = "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";


        try {

            // 获取秘钥
            BASE64Decoder base64Decoder=new BASE64Decoder();
            byte[] bytes = base64Decoder.decodeBuffer(privateKey);
            KeySpec spec = new PKCS8EncodedKeySpec(bytes);
            KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");


            String compact = Jwts.builder()
                    .setClaims(claims) // 自定义声明
                    .setIssuedAt(Date.from(now)) // 对标准中的声明赋值,设置签发时间
                    .setExpiration(Date.from(now.plusSeconds(1000))) // 对标准中的声明赋值,设置过期时间
                    .signWith(SignatureAlgorithm.RS256, keyFactory.generatePrivate(spec)) // 设置签名
                    .compact();
            System.out.println(compact);
        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}