整合JWT

Posted 2020-11-30 royal6

目录

• 一、使用JWT进行跨域身份验证
  • 1、传统用户身份验证
  • 2、解决方案
• 二、JWT令牌
  • 1、访问令牌的类型
  • 2、JWT的组成
  • 3、JWT的原则
  • 4、JWT的用法
  • 5、JWT问题和趋势
• 三、整合JWT令牌
  • 1、在common_utils模块中添加jwt工具依赖
  • 2、创建JWT工具类

一、使用JWT进行跨域身份验证

1、传统用户身份验证

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。

2、解决方案

1. session广播
2. 将透明令牌存入cookie，将用户身份信息存入redis

另外一种灵活的解决方案：

使用自包含令牌，通过客户端保存数据，而服务器不保存会话数据。 JWT是这种解决方案的代表。

二、JWT令牌

1、访问令牌的类型

• By reference token(透明令牌)

  随机生成的字符串标识符，无法简单猜测授权服务器如何颁发和存储资源服务器必须通过后端渠道发送回OAuth2授权服务器的令牌检查端点,才能校验令牌是否有效,并获取claims/scopes等额外信息

• By value token(自包含令牌)

  授权服务器颁发的令牌,包含关于用户或者客户的元数据和声明(claims)通过检查签名,期望的颁发者(issuer) ,期望的接收人aud(audience) ,或者scope，资源服务器可以在本地校验令牌通常实现为签名的JSON WebTokens(JWT)

2、JWT的组成

典型的，一个JWT看起来如下图：

eyJhbGci0iJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIi0iIxMjMONTY30DkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiaWF0IjoxNTE2MjM5MDIyfQ.SflKxwRJSMeKKF2QT4fwpMeJf36P0k6yJV_adQssw5c

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

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。

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": "Helen",
  "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

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(claims), 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。

3、JWT的原则

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。

{
  "sub": "1234567890",
  "name": "Helen",
  "admin": true
}

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。

4、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被放置于POST请求的数据主体中。

5、JWT问题和趋势

• 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。

• 生产的token可以包含基本信息，比如id、用户昵称、头像等信息，避免再次查库

• 存储在客户端，不占用服务端的内存资源

• JWT默认不加密，但可以加密。生成原始令牌后，可以再次对其进行加密。

• 当JWT未加密时，一些私密数据无法通过JWT传输。

• 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。

• JWT本身包含认证信息，token是经过base64编码，所以可以解码，因此token加密前的对象不应该包含敏感信息，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。

• 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。

三、整合JWT令牌

1、在common_utils模块中添加jwt工具依赖

在pom中添加

<dependencies>
    <!-- JWT-->
    <dependency>
        <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
        <artifactId>jjwt</artifactId>
    </dependency>
</dependencies>

2、创建JWT工具类

import io.jsonwebtoken.Claims;
import io.jsonwebtoken.Jws;
import io.jsonwebtoken.Jwts;
import io.jsonwebtoken.SignatureAlgorithm;
import org.springframework.util.StringUtils;

import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import java.util.Date;

/**
 * @author
 */
public class JwtUtils {

    public static final long EXPIRE = 1000 * 60 * 60 * 24;
    public static final String APP_SECRET = "ukc8BDbRigUDaY6pZFfWus2jZWLPHO";

    public static String getJwtToken(String id, String nickname){

        String JwtToken = Jwts.builder()
                .setHeaderParam("typ", "JWT")
                .setHeaderParam("alg", "HS256")
                .setSubject("guli-user")
                .setIssuedAt(new Date())
                .setExpiration(new Date(System.currentTimeMillis() + EXPIRE))
                .claim("id", id)
                .claim("nickname", nickname)
                .signWith(SignatureAlgorithm.HS256, APP_SECRET)
                .compact();

        return JwtToken;
    }

    /**
     * 判断token是否存在与有效
     * @param jwtToken
     * @return
     */
    public static boolean checkToken(String jwtToken) {
        if(StringUtils.isEmpty(jwtToken)) return false;
        try {
            Jwts.parser().setSigningKey(APP_SECRET).parseClaimsJws(jwtToken);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return false;
        }
        return true;
    }

    /**
     * 判断token是否存在与有效
     * @param request
     * @return
     */
    public static boolean checkToken(HttpServletRequest request) {
        try {
            String jwtToken = request.getHeader("token");
            if(StringUtils.isEmpty(jwtToken)) return false;
            Jwts.parser().setSigningKey(APP_SECRET).parseClaimsJws(jwtToken);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return false;
        }
        return true;
    }

    /**
     * 根据token获取会员id
     * @param request
     * @return
     */
    public static String getMemberIdByJwtToken(HttpServletRequest request) {
        String jwtToken = request.getHeader("token");
        if(StringUtils.isEmpty(jwtToken)) return "";
        Jws<Claims> claimsJws = Jwts.parser().setSigningKey(APP_SECRET).parseClaimsJws(jwtToken);
        Claims claims = claimsJws.getBody();
        return (String)claims.get("id");
    }
}