基于JWT的Token认证机制实现

一、基于JWT的Token认证机制实现

1.什么是JWT

JSON Web Token（JWT）是一个非常轻巧的规范。这个规范允许我们使用JWT在用户和服务器之间传递安全可靠的信息。

2.JWT组成

一个JWT实际上就是一个字符串，它由三部分组成，头部、载荷与签名。

头部（Header）头部用于描述关于该JWT的最基本的信息，例如其类型以及签名所用的算法等。这也可以被表示成一个JSON对象。

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

在头部指明了签名算法是HS256算法。我们进行BASE64编码，编码后的字符串如下：

eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9

载荷（playload）

载荷就是存放有效信息的地方。这个名字像是特指飞机上承载的货品，这些有效信息包含三个部分

（1）标准中注册的声明（建议但不强制使用）

iss: jwt签发者
sub: jwt所面向的用户
aud: 接收jwt的一方
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.
iat: jwt的签发时间
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。

（2）公共的声明公共的声明可以添加任何的信息，一般添加用户的相关信息或其他业务需要的必要信息.但不建议添加敏感信息，因为该部分在客户端可解密.

（3）私有的声明

私有声明是提供者和消费者所共同定义的声明，一般不建议存放敏感信息，因为base64是对称解密的，意味着该部分信息可以归类为明文信息。这个指的就是自定义的claim。比如前面那个结构举例中的admin和name都属于自定的claim。这些claim跟JWT标准规定的claim区别在于：JWT规定的claim，JWT的接收方在拿到JWT之后，都知道怎么对这些标准的claim进行验证(还不知道是否能够验证)；而private claims不会验证，除非明确告诉接收方要对这些claim进行验证以及规则才行。

定义一个payload:

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

然后将其进行base64编码，得到Jwt的第二部分。

eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiYWRtaW4iOnRydWV9

签证（signature）

jwt的第三部分是一个签证信息，这个签证信息由三部分组成：

header (base64后的)
payload (base64后的)
secret

这个部分需要base64加密后的header和base64加密后的payload使用.连接组成的字符串，然后通过header中声明的加密方式进行加盐secret组合加密，然后就构成了jwt的第三部分。

TJVA95OrM7E2cBab30RMHrHDcEfxjoYZgeFONFh7HgQ

将这三部分用.连接成一个完整的字符串,构成了最终的jwt:

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiYWRtaW4iOnRydWV9.TJVA95OrM7E2cBab30RMHrHDcEfxjoYZgeFONFh7HgQ

注意：secret是保存在服务器端的，jwt的签发生成也是在服务器端的，secret就是用来进行jwt的签发和jwt的验证，所以，它就是你服务端的私钥，在任何场景都不应该流露出去。一旦客户端得知这个secret, 那就意味着客户端是可以自我签发jwt了。

二、Java的JJWT实现JWT

1.什么是JJWT

JJWT是一个提供端到端的JWT创建和验证的Java库。永远免费和开源(Apache License，版本2.0)，JJWT很容易使用和理解。它被设计成一个以建筑为中心的流畅界面，隐藏了它的大部分复杂性。

2.快速入门

（1）token的创建

创建Maven工程，引入依赖

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

创建类CreateJwtTest，用于生成token

    public static void main(String[] args) {//setIssuedAt用于设置签发时间//signWith用于设置签名秘钥JwtBuilder builder= Jwts.builder().setId("001").setSubject("路飞").setIssuedAt(new Date()).signWith(SignatureAlgorithm.HS256,"demaxiya");System.out.println(builder.compact());}

测试运行，得到下面的字符串

eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJqdGkiOiIwMDEiLCJzdWIiOiLot6_po54iLCJpYXQiOjE1NDczNDk4NTl9.T8TitZi7ExbfIrgw6EmjLfgYrakgZQihLAkf9hCKZMA

（2）token的解析

我们刚才已经创建了token ，在web应用中这个操作是由服务端进行然后发给客户端，客户端在下次向服务端发送请求时需要携带这个token（这就好像是拿着一张门票一样），那服务端接到这个token 应该解析出token中的信息（例如用户id）,根据这些信息查询数据库返回相应的结果。

创建ParseJwtTest

public static void main(String[] args) {String token="eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJqdGkiOiIwMDEiLCJzdWIiOiLot6_po54iLCJpYXQiOjE1NDczNDk4NTl9.T8TitZi7ExbfIrgw6EmjLfgYrakgZQihLAkf9hCKZMA";Claims claims =Jwts.parser().setSigningKey("itcast").parseClaimsJws(token).getBody();System.out.println("id:"+claims.getId());System.out.println("subject:"+claims.getSubject());System.out.println("IssuedAt:"+claims.getIssuedAt());
}

得到如下结果

id:001
subject:路飞
IssueAt:Sun Jan 13 11:24:19 CST 2019

试着将token或签名秘钥篡改一下，会发现运行时就会报错，所以解析token也就是验证token

（3）token过期校验

有很多时候，我们并不希望签发的token是永久生效的，所以我们可以为token添加一个过期时间。

创建CreateJwtTest2

 public static void main(String[] args) {//为了方便测试，我们将过期时间设置为1分钟//setExpiration 方法用于设置过期时间long now = System.currentTimeMillis();//当前时间long exp = now + 1000*60;//过期时间为1分钟JwtBuilder builder = Jwts.builder().setId("002").setSubject("索隆").setIssuedAt(new Date()).signWith(SignatureAlgorithm.HS256, "demaxiya").setExpiration(new Date(exp));System.out.println(builder.compact());}

修改ParseJwtTest

public static void main(String[] args) {StringcompactJws="eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJqdGkiOiIwMDIiLCJzdWIiOiLntKLpmoYiLCJpYXQiOjE1NDczNTAyNzgsImV4cCI6MTU0NzM1MDMzN30.f9qwAywzBbw8d_wKDfs-mDvZWbnPtuToZFZ7FWCo5PQ";Claims claims =Jwts.parser().setSigningKey("demaxiya").parseClaimsJws(compactJws).getBody();System.out.println("id:"+claims.getId());System.out.println("subject:"+claims.getSubject());SimpleDateFormat sdf=new SimpleDateFormat("yyyy‐MM‐dd hh:mm:ss");System.out.println("签发时间:"+sdf.format(claims.getIssuedAt()));System.out.println("过期时间:"+sdf.format(claims.getExpiration()));System.out.println("当前时间:"+sdf.format(new Date()) );
}

测试运行，当未过期时可以正常读取，当过期时会引发io.jsonwebtoken.ExpiredJwtException异常。

（4）自定义claims

我们刚才的例子只是存储了id和subject两个信息，如果你想存储更多的信息（例如角色）可以定义自定义claims

创建CreateJwtTest3

 public static void main(String[] args) {//为了方便测试，我们将过期时间设置为1分钟long now = System.currentTimeMillis();//当前时间long exp = now + 1000*60;//过期时间为1分钟JwtBuilder builder = Jwts.builder().setId("002").setSubject("索隆").setIssuedAt(new Date()).signWith(SignatureAlgorithm.HS256, "demaxiya").setExpiration(new Date(exp)).claim("roles","admin").claim("logo","logo.jpg");System.out.println(builder.compact());}

修改ParseJwtTest

public static void main(String[] args) {String token = "eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJqdGkiOiIwMDIiLCJzdWIiOiLntKLpmoYiLCJpYXQiOjE1NDczNTAzMDYsImV4cCI6MTU0NzM1MDM2Niwicm9sZXMiOiJhZG1pbiIsImxvZ28iOiJsb2dvLmpwZyJ9.t7LFuAvCmAxPZjZKi0bQD6u6x4Huq2aJ5UEEtxP6UTY";Claims claims = Jwts.parser().setSigningKey("demaxiya").parseClaimsJws(token).getBody();System.out.println("id:" + claims.getId());System.out.println("subject:" + claims.getSubject());System.out.println("roles:" + claims.get("roles"));System.out.println("logo:" + claims.get("logo"));
SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy‐MM‐dd hh:mm:ss");System.out.println("签发时间:" + sdf.format(claims.getIssuedAt()));System.out.println("过期时间:"+sdf.format(claims.getExpiration()));System.out.println("当前时间:" + sdf.format(new Date()));}

打印结果如下：

id:002
subject:索隆
roles:admin
logo:logo.jpg
签发时间:2019‐01‐13 11:31:46
过期时间:2019‐01‐13 11:32:46
当前时间:2019‐01‐13 11:32:31