JWT手册
JWT手册
背景
跨域身份验证
Internet服务无法与用户身份验证分开。一般过程如下。
1.用户向服务器发送用户名和密码。
2.验证服务器后，相关数据（如用户角色，登录时间等）将保存在当前会话中。
3.服务器向用户返回session_id，session信息都会写入到用户的Cookie。
4.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。
5.服务器收到session_id并对比之前保存的数据，确认用户的身份。
这种模式最大的问题是，没有分布式架构，无法支持横向扩展。如果使用一个服务器，该模式完全没有问题。但是，如果它是服务器群集或面向服务的跨域体系结构的话，则需要一个统一的session数据库库来保存会话数据实现共享，这样负载均衡下的每个服务器才可以正确的验证用户身份。
例如虫虫举一个实际中常见的单点登陆的需求：站点A和站点B提供同一公司的相关服务。现在要求用户只需要登录其中一个网站，然后它就会自动登录到另一个网站。怎么做？
一种解决方案是听过持久化session数据，写入数据库或文件持久层等。收到请求后，验证服务从持久层请求数据。该解决方案的优点在于架构清晰，而缺点是架构修改比较费劲，整个服务的验证逻辑层都需要重写，工作量相对较大。而且由于依赖于持久层的数据库或者问题系统，会有单点风险，如果持久层失败，整个认证体系都会挂掉。
概述
JSON Web Token（JWT）是目前最流行的跨域身份验证解决方案。
官方文档是这样解释的：JSON Web Token（JWT）是一个开放标准（RFC 7519），它定义了一种紧凑且独立的方式，可以在各方之间作为JSON对象安全地传输信息。此信息可以通过数字签名进行验证和信任。JWT可以使用秘密（使用HMAC算法）或使用RSA或ECDSA的公钥/私钥对进行签名。 虽然JWT可以加密以在各方之间提供保密，但只将专注于签名令牌。签名令牌可以验证其中包含的声明的完整性，而加密令牌则隐藏其他方的声明。当使用公钥/私钥对签署令牌时，签名还证明只有持有私钥的一方是签署私钥的一方。
通俗来讲，JWT是一个含签名并携带用户相关信息的加密串，页面请求校验登录接口时，请求头中携带JWT串到后端服务，后端通过签名加密串匹配校验，保证信息未被篡改。校验通过则认为是可靠的请求，将正常返回数据。
什么情况下使用JWT比较适合？
授权：这是最常见的使用场景，解决单点登录问题。因为JWT使用起来轻便，开销小，服务端不用记录用户状态信息（无状态），所以使用比较广泛； 信息交换：JWT是在各个服务之间安全传输信息的好方法。因为JWT可以签名，例如，使用公钥/私钥对儿 - 可以确定请求方是合法的。此外，由于使用标头和有效负载计算签名，还可以验证内容是否未被篡改。
原则
JWT的原则是在服务器身份验证之后，将生成一个JSON对象并将其发送回用户，如下所示。
{
"UserName": "Chongchong",
"Role": "Admin",
"Expire": "2018-08-08 20:15:56"
}
之后，当用户与服务器通信时，客户在请求中发回JSON对象。服务器仅依赖于这个JSON对象来标识用户。为了防止用户篡改数据，服务器将在生成对象时添加签名。
服务器不保存任何会话数据，即服务器变为无状态，使其更容易扩展。
数据结构
改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。注意JWT对象为一个长字串，各字串之间也没有换行符，此处为了演示需要，我们特意分行并用不同颜色表示了。每一个子串表示了一个功能块，总共有以下三个部分：
JWT的三个部分如下。JWT头、有效载荷和签名，将它们写成一行如下。
xxx.yyy.zzz
我们将在下面介绍这三个部分。
JWT头 header
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 Payload
WT的第二部分是payload，其中包含claims。claims是关于实体（常用的是用户信息）和其他数据的声明，claims有三种类型： registered, public, and private claims。 Registered claims： 这些是一组预定义的claims，非强制性的，但是推荐使用， iss（发行人）， exp（到期时间）， sub（主题）， aud（观众）等； Public claims: 自定义claims，注意不要和JWT注册表中属性冲突，这里可以查看JWT注册表 Private claims: 这些是自定义的claims，用于在同意使用这些claims的各方之间共享信息，它们既不是Registered claims，也不是Public claims。
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。
iss：发行人
exp：到期时间
sub：主题
aud：用户
nbf：在此之前不可用
iat：发布时间
jti：JWT ID用于标识该JWT
除以上默认字段外，我们还可以自定义私有字段，如下例：
{
"sub": "1234567890",
"name": "chongchong",
"admin": true
}
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 Signature
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）。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(payload),
secret)
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
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，很简单把。
工作机制
在身份验证中，当用户使用其凭据成功登录时，将返回JSON Web Token（即：JWT）。由于令牌是凭证，因此必须非常小心以防止出现安全问题。一般情况下，不应将令牌保留的时间超过要求。理论上超时时间越短越好。
每当用户想要访问受保护的路由或资源时，用户代理应该使用Bearer模式发送JWT，通常在Authorization header中。标题内容应如下所示：
Authorization: Bearer <token> 1 在某些情况下，这可以作为无状态授权机制。服务器的受保护路由将检查Authorization header中的有效JWT ，如果有效，则允许用户访问受保护资源。如果JWT包含必要的数据，则可以减少查询数据库或缓存信息。 如果在Authorization header中发送令牌，则跨域资源共享（CORS）将不会成为问题，因为它不使用cookie。
注意：使用签名令牌，虽然他们无法更改，但是令牌中包含的所有信息都会向用户或其他方公开。这意味着不应该在令牌中放置敏感信息。
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。
Authorization: Bearer
当跨域时，也可以将JWT被放置于POST请求的数据主体中。
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，可以使用改令牌再次对其进行加密。
2、当JWT未加密方法是，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。
请求流程
1. 用户使用账号和面发出post请求； 2. 服务器使用私钥创建一个jwt； 3. 服务器返回这个jwt给浏览器； 4. 浏览器将该jwt串在请求头中像服务器发送请求； 5. 服务器验证该jwt； 6. 返回响应的资源给浏览器。
实现
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;
@ApiOperation(value="用户登陆")
@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();
}
}
@ApiOperation(value="获取用户信息")
@RequestMapping(value="description",method = RequestMethod.POST)
public ReturnVo description(String username) {
User user = userRepository.findByUsername(username);
return ReturnVo.ok(user.getDescription());
}
}
优点
1.简洁(Compact): 可以通过URL，POST参数或者在HTTP header发送，因为数据量小，传输速度也很快 2.自包含(Self-contained)：负载中包含了所有用户所需要的信息，避免了多次查询数据库 3.因为Token是以JSON加密的形式保存在客户端的，所以JWT是跨语言的，原则上任何web形式都支持。 4.不需要在服务端保存会话信息，特别适用于分布式微服务。
SpringBoot集成JWT实现token验证
引入JWT依赖,由于是基于Java，所以需要的是java-jwt
<dependency><groupId>com.auth0</groupId>
<artifactId>java-jwt</artifactId>
<version>3.4.0</version>
</dependency>
需要自定义两个注解
用来跳过验证的PassToken
@Target({ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface PassToken {
boolean required() default true;
}
需要登录才能进行操作的注解UserLoginToken
@Target({ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface UserLoginToken {
boolean required() default true;
}
@Target:注解的作用目标
@Target(ElementType.TYPE)——接口、类、枚举、注解 @Target(ElementType.FIELD)——字段、枚举的常量 @Target(ElementType.METHOD)——方法 @Target(ElementType.PARAMETER)——方法参数 @Target(ElementType.CONSTRUCTOR) ——构造函数 @Target(ElementType.LOCAL_VARIABLE)——局部变量 @Target(ElementType.ANNOTATION_TYPE)——注解 @Target(ElementType.PACKAGE)——包
@Retention：注解的保留位置
RetentionPolicy.SOURCE:这种类型的Annotations只在源代码级别保留,编译时就会被忽略,在class字节码文件中不包含。 RetentionPolicy.CLASS:这种类型的Annotations编译时被保留,默认的保留策略,在class文件中存在,但JVM将会忽略,运行时无法获得。 RetentionPolicy.RUNTIME:这种类型的Annotations将被JVM保留,所以他们能在运行时被JVM或其他使用反射机制的代码所读取和使用。 @Document：说明该注解将被包含在javadoc中 @Inherited：说明子类可以继承父类中的该注解
简单自定义一个实体类User,使用lombok简化实体类的编写
@Data@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class User {
String Id;
String username;
String password;
}
需要写token的生成方法
public String getToken(User user) { String token="";
token= JWT.create().withAudience(user.getId())
.sign(Algorithm.HMAC256(user.getPassword()));
return token;
}
Algorithm.HMAC256():使用HS256生成token,密钥则是用户的密码，唯一密钥的话可以保存在服务端。 withAudience()存入需要保存在token的信息，这里我把用户ID存入token中
接下来需要写一个拦截器去获取token并验证token
public class AuthenticationInterceptor implements HandlerInterceptor { @Autowired
UserService userService;
@Override
public boolean preHandle(HttpServletRequest httpServletRequest, HttpServletResponse httpServletResponse, Object object) throws Exception {
String token = httpServletRequest.getHeader("token");// 从 http 请求头中取出 token
// 如果不是映射到方法直接通过
if(!(object instanceof HandlerMethod)){
return true;
}
HandlerMethod handlerMethod=(HandlerMethod)object;
Method method=handlerMethod.getMethod();
//检查是否有passtoken注释，有则跳过认证
if (method.isAnnotationPresent(PassToken.class)) {
PassToken passToken = method.getAnnotation(PassToken.class);
if (passToken.required()) {
return true;
}
}
//检查有没有需要用户权限的注解
if (method.isAnnotationPresent(UserLoginToken.class)) {
UserLoginToken userLoginToken = method.getAnnotation(UserLoginToken.class);
if (userLoginToken.required()) {
// 执行认证
if (token == null) {
throw new RuntimeException("无token，请重新登录");
}
// 获取 token 中的 user id
String userId;
try {
userId = JWT.decode(token).getAudience().get(0);
} catch (JWTDecodeException j) {
throw new RuntimeException("401");
}
User user = userService.findUserById(userId);
if (user == null) {
throw new RuntimeException("用户不存在，请重新登录");
}
// 验证 token
JWTVerifier jwtVerifier = JWT.require(Algorithm.HMAC256(user.getPassword())).build();
try {
jwtVerifier.verify(token);
} catch (JWTVerificationException e) {
throw new RuntimeException("401");
}
return true;
}
}
return true;
}
@Override
public void postHandle(HttpServletRequest httpServletRequest,
HttpServletResponse httpServletResponse,
Object o, ModelAndView modelAndView) throws Exception {
}
@Override
public void afterCompletion(HttpServletRequest httpServletRequest,
HttpServletResponse httpServletResponse,
Object o, Exception e) throws Exception {
}
实现一个拦截器就需要实现HandlerInterceptor接口
HandlerInterceptor接口主要定义了三个方法 1.boolean preHandle ()： 预处理回调方法,实现处理器的预处理，第三个参数为响应的处理器,自定义Controller,返回值为true表示继续流程（如调用下一个拦截器或处理器）或者接着执行 postHandle()和afterCompletion()；false表示流程中断，不会继续调用其他的拦截器或处理器，中断执行。
2.void postHandle()： 后处理回调方法，实现处理器的后处理（DispatcherServlet进行视图返回渲染之前进行调用），此时我们可以通过modelAndView（模型和视图对象）对模型数据进行处理或对视图进行处理，modelAndView也可能为null。
3.void afterCompletion(): 整个请求处理完毕回调方法,该方法也是需要当前对应的Interceptor的preHandle()的返回值为true时才会执行，也就是在DispatcherServlet渲染了对应的视图之后执行。用于进行资源清理。整个请求处理完毕回调方法。如性能监控中我们可以在此记录结束时间并输出消耗时间，还可以进行一些资源清理，类似于try-catch-finally中的finally，但仅调用处理器执行链中
主要流程:
1.从 http 请求头中取出 token， 2.判断是否映射到方法 3.检查是否有passtoken注释，有则跳过认证 4.检查有没有需要用户登录的注解，有则需要取出并验证 5.认证通过则可以访问，不通过会报相关错误信息
配置拦截器
*在配置类上添加了注解@Configuration，标明了该类是一个配置类并且会将该类作为一个SpringBean添加到IOC容器内
@Configurationpublic class InterceptorConfig extends WebMvcConfigurerAdapter {
@Override
public void addInterceptors(InterceptorRegistry registry) {
registry.addInterceptor(authenticationInterceptor())
.addPathPatterns("/**"); // 拦截所有请求，通过判断是否有 @LoginRequired 注解 决定是否需要登录
}
@Bean
public AuthenticationInterceptor authenticationInterceptor() {
return new AuthenticationInterceptor();
}
}
WebMvcConfigurerAdapter该抽象类其实里面没有任何的方法实现，只是空实现了接口 WebMvcConfigurer内的全部方法，并没有给出任何的业务逻辑处理，这一点设计恰到好处的让我们不必去实现那些我们不用的方法，都交由WebMvcConfigurerAdapter抽象类空实现,如果我们需要针对具体的某一个方法做出逻辑处理,仅仅需要在 WebMvcConfigurerAdapter子类中@Override对应方法就可以了。
注： 在SpringBoot2.0及Spring 5.0中WebMvcConfigurerAdapter已被废弃 网上有说改为继承WebMvcConfigurationSupport，不过试了下，还是过期的
解决方法:
直接实现WebMvcConfigurer （官方推荐）
@Configurationpublic class InterceptorConfig implements WebMvcConfigurer {
@Override
public void addInterceptors(InterceptorRegistry registry) {
registry.addInterceptor(authenticationInterceptor())
.addPathPatterns("/**");
}
@Bean
public AuthenticationInterceptor authenticationInterceptor() {
return new AuthenticationInterceptor();
}
}
InterceptorRegistry内的addInterceptor需要一个实现HandlerInterceptor接口的拦截器实例，addPathPatterns方法用于设置拦截器的过滤路径规则。 这里我拦截所有请求，通过判断是否有@LoginRequired注解 决定是否需要登录
在数据访问接口中加入登录操作注解
@RestController@RequestMapping("api")
public class UserApi {
@Autowired
UserService userService;
@Autowired
TokenService tokenService;
//登录
@PostMapping("/login")
public Object login(@RequestBody User user){
JSONObject jsonObject=new JSONObject();
User userForBase=userService.findByUsername(user);
if(userForBase==null){
jsonObject.put("message","登录失败,用户不存在");
return jsonObject;
}else {
if (!userForBase.getPassword().equals(user.getPassword())){
jsonObject.put("message","登录失败,密码错误");
return jsonObject;
}else {
String token = tokenService.getToken(userForBase);
jsonObject.put("token", token);
jsonObject.put("user", userForBase);
return jsonObject;
}
}
}
@UserLoginToken
@GetMapping("/getMessage")
public String getMessage(){
return "你已通过验证";
}
}
不加注解的话默认不验证，登录接口一般是不验证的。在getMessage()中我加上了登录注解，说明该接口必须登录获取token后，在请求头中加上token并通过验证才可以访问
以上是 JWT手册 的全部内容， 来源链接： utcz.com/z/512401.html
