JWT之token生成和解析鉴权验证[C++]
实现Token的方式有很多，本篇介绍的是利用Json Web Token(JWT)生成的Token.JWT生成的Token有什么好处呢？
- 安全性比较高，加上密匙加密而且支持多种算法。
- 携带的信息是自定义的，而且可以做到验证token是否过期。
- 验证信息可以由前端保存，后端不需要为保存token消耗内存。
1.JWT构成
第一部分我们称它为头部（header),第二部分我们称其为载荷（payload)，第三部分是签证（signature).网上也有很多其他资料关于header 、payload的格式，其中要知道：
header，头部信息主要包括（参数的类型--JWT,签名的算法--HS256、HS512等等）
poyload，负荷基本就是自己想要存放的信息(因为信息会暴露，不应该在载荷里面加入任何敏感的数据)
sign，签名的作用就是为了防止恶意篡改数据.
最终的token : xxxxxx.yyyyyyyy.zzzzzz
2.服务器端进行鉴权
（1）客户端连接服务端时，携带的鉴权token 比如：（以下的所有源码中需要用到的token信息都是如下token）
eyJhbGciOiJIUzUxMiJ9.eyJzdWIiOiJRTVVMVVhBQSIsInNjb3BlIjpbIlJPTEVfQ0xJRU5U
Il0sImlzcyI6Imh0dHA6Ly9za3lsaWdodC5jb20uaGsiLCJpZCI6ImZmNTdjOWUzLWI4YTItNGVkYi05
MDUzLTc1MzMxZTg4ZjQ4YSIsImV4cCI6MTU1MzA1MTI5NSwiaWF0IjoxNTUzMDQ3Njk1fQ.Em8HJJM2vCK2bqYD5qw-Czxz__hYuOw-DiDHYZPxmzH5clYIAFJ9WUgciihdbps8Fmm88gspYFoHqYRz8X5BfA我们可以拿到base64后的head：eyJhbGciOiJIUzUxMiJ9
base64后的payload：
eyJzdWIiOiJRTVVMVVhBQSIsInNjb3BlIjpbIlJPTEVfQ0xJRU5UIl0sImlzcyI6Imh0dHA6Ly9za3lsaWdodC5jb20uaGsiLCJpZCI6ImZmNTdjOWUzLWI4YTItNGVkYi05MDUzLTc1MzMxZTg4ZjQ4YSIsImV4cCI6MTU1MzA1MTI5NSwiaWF0IjoxNTUzMDQ3Njk1fQ
以及sign：
Em8HJJM2vCK2bqYD5qw-Czxz__hYuOw-DiDHYZPxmzH5clYIAFJ9WUgciihdbps8Fmm88gspYFoHqYRz8X5BfA
鉴权是如何通过的呢？或者说，我们认为服务端如何判断客户端鉴权通过与否呢？
在生成token时：
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secret（密钥）组合加密，然后就构成了JWT的第三部分。
// javascript 以HMACSHA256算法为例
var encodedString = base64UrlEncode(header) + '.' + base64UrlEncode(payload);
var signature = HMACSHA256(encodedString, 'secret');
（2）服务端鉴权
可以对header进行base64解码，得到具体的算法，代码如下：
Base64解码函数：
/*
Base64解码
*/
static const std::string base64_chars =
"ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ"
"abcdefghijklmnopqrstuvwxyz"
"0123456789+/";
static inline bool is_base64(unsigned char c)
{
return (isalnum(c) || (c == '+') || (c == '/'));
}
std::string Base64Decode(std::string const& encoded_string)
{
int in_len = encoded_string.size();
int i = 0;
int j = 0;
int in_ = 0;
unsigned char char_array_4[4], char_array_3[3];
std::string ret;
while (in_len-- && (encoded_string[in_] != '=') && is_base64(encoded_string[in_]))
{
char_array_4[i++] = encoded_string[in_]; in_++;
if (i == 4)
{
for (i = 0; i < 4; i++)
char_array_4[i] = base64_chars.find(char_array_4[i]);
char_array_3[0] = (char_array_4[0] << 2) + ((char_array_4[1] & 0x30) >> 4);
char_array_3[1] = ((char_array_4[1] & 0xf) << 4) + ((char_array_4[2] & 0x3c) >> 2);
char_array_3[2] = ((char_array_4[2] & 0x3) << 6) + char_array_4[3];
for (i = 0; (i < 3); i++)
ret += char_array_3[i];
i = 0;
}
}
if (i)
{
for (j = i; j < 4; j++)
char_array_4[j] = 0;
for (j = 0; j < 4; j++)
char_array_4[j] = base64_chars.find(char_array_4[j]);
char_array_3[0] = (char_array_4[0] << 2) + ((char_array_4[1] & 0x30) >> 4);
char_array_3[1] = ((char_array_4[1] & 0xf) << 4) + ((char_array_4[2] & 0x3c) >> 2);
char_array_3[2] = ((char_array_4[2] & 0x3) << 6) + char_array_4[3];
for (j = 0; (j < i - 1); j++) ret += char_array_3[j];
}
return ret;
}
当我们将头（eyJhbGciOiJIUzUxMiJ9）解析出来，信息如下，因此就可以知道是用什么算法加密；
int main(int argc, char argv[])
{
std::string headerstr = Base64Decode("eyJhbGciOiJIUzUxMiJ9");
printf("header:%s\n", headerstr.c_str());
/*
header:{"alg":"HS512"}
*/
return 0;
}此时，我们做这样的操作：
encode = Base64Encode(header) + '.' +Base64Encode(payload)，即是token中的xxxx.yyyyy部分，因此对于服务端无需再做Base64操作。
在进行具体的sign过程，先要知道Base64Encode实现过程，接下来会用到：
std::string Base64Encode(unsigned char const* bytes_to_encode, unsigned int in_len)
{
std::string ret;
int i = 0;
int j = 0;
unsigned char char_array_3[3];
unsigned char char_array_4[4];
while (in_len--)
{
char_array_3[i++] = *(bytes_to_encode++);
if (i == 3)
{
char_array_4[0] = (char_array_3[0] & 0xfc) >> 2;
char_array_4[1] = ((char_array_3[0] & 0x03) << 4) + ((char_array_3[1] & 0xf0) >> 4);
char_array_4[2] = ((char_array_3[1] & 0x0f) << 2) + ((char_array_3[2] & 0xc0) >> 6);
char_array_4[3] = char_array_3[2] & 0x3f;
for (i = 0; (i < 4); i++)
ret += base64_chars[char_array_4[i]];
i = 0;
}
}
if (i)
{
for (j = i; j < 3; j++)
char_array_3[j] = '\0';
char_array_4[0] = (char_array_3[0] & 0xfc) >> 2;
char_array_4[1] = ((char_array_3[0] & 0x03) << 4) + ((char_array_3[1] & 0xf0) >> 4);
char_array_4[2] = ((char_array_3[1] & 0x0f) << 2) + ((char_array_3[2] & 0xc0) >> 6);
char_array_4[3] = char_array_3[2] & 0x3f;
for (j = 0; (j < i + 1); j++)
ret += base64_chars[char_array_4[j]];
while ((i++ < 3))
ret += '=';
}
return ret;
}接下来，使用HMAC512加密，密钥我们认为服务端已经获取,权限验证过程如下：
#include
#include
#include "openssl/hmac.h"
#include "openssl/evp.h" //使用openssl
#include
#include
#include
int main(int argc, char argv[])
{
//注意密钥
const char * key = "ee394b990568d08a";
const char str[] = "eyJhbGciOiJIUzUxMiJ9.eyJzdWIiOiJRTVVMVVhBQSIsInNjb3BlIjpbIlJPTEVfQ0xJRU5UIl0sImlzcyI6Imh0dHA6Ly9za3lsaWdodC5jb20uaGsiLCJpZCI6ImZmNTdjOWUzLWI4YTItNGVkYi05MDUzLTc1MzMxZTg4ZjQ4YSIsImV4cCI6MTU1MzA1MTI5NSwiaWF0IjoxNTUzMDQ3Njk1fQ";
HMAC_CTX mdctx;
const EVP_MD * evpmd = NULL;
evpmd = EVP_sha512(); //算法
HMAC_CTX_init(&mdctx);
HMAC_Init_ex(&mdctx, key, strlen(key), evpmd, NULL);
unsigned char * outdate = (unsigned char*)malloc(EVP_MAX_MD_SIZE);
unsigned int size = 0;
HMAC_Update(&mdctx, (const unsigned char *)str, strlen(str));
HMAC_Final(&mdctx, outdate, &size);
HMAC_CTX_cleanup(&mdctx);
for (int i = 0; i < size; i++)
{
printf("%x", (unsigned int)outdate[i]);
}
printf("\n");
//注意：此时得到的outdate并非是token中的sign，还需要继续处理，如下：
std::string encode = Base64Encode(outdate, size); //使用Base64Encode
printf("encode:%s\n", encode.c_str());
std::string signature = encode;
//思考：为什么接下来要对符号处理？？这操作不能缺少！！
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
replace(signature.begin(), signature.end(), '+', '-');
replace(signature.begin(), signature.end(), '/', '_');
std::string::iterator iter;
for (iter = signature.begin(); iter != signature.end(); iter++)
if (*iter == '=')
{
signature.erase(iter);
iter--;
}
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
printf("signature:%s\n", signature.c_str());
int lsuccess = 0;
lsuccess = strncmp("Em8HJJM2vCK2bqYD5qw-Czxz__hYuOw-DiDHYZPxmzH5clYIAFJ9WUgciihdbps8Fmm88gspYFoHqYRz8X5BfA", signature.c_str(), signature.size());
//字符串比较相等，鉴权也就通过了，签名OK
printf("lsuccess:%d\n", lsuccess);
return 0;
} 注：以上的Base64Encode，Base64Decode,都是经过验证，方法可以正常使用，如有需要自己保留，如有问题欢迎留言指导，谢谢！[欢迎添加微信公总号：yansuirengui ]