基于JWT的Token认证机制（一）
简介
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。它是基于RFC 7519标准定义的一种可以安全传输的小巧和自包含的JSON对象。由于数据是使用数字签名的，所以是可信任的和安全的。JWT可以使用HMAC算法对secret进行加密或者使用RSA的公钥私钥对其进行签名。
JWT的组成
一个JWT实际上就是一个字符串，它由三部分组成，头部（Header）、载荷（Payload）与签名（Signature）。
拼接形式为： Header.Payload.Signature
头部（Header）
JWT的头部用户描述关于该JWT的最基本信息，例如其类型以及签名所使用的算法等。这个可以被表示成一个JSON对象，比如下面类型就是JWT，使用的算法是HS256。
{
"typ": "JWT",
"alg": "HS256"
}
上面的内容用Base64进行编码，编码后的字符串如下：
eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9载荷（Payload）
Payload里面是Token的具体内容，也就是Token的数据声明（Claim），这些内容里面有一些是标准字段，也可以添加其他需要添加的内容，如userId,email等。
{
"iss": "why",
"iat": 1416797419,
"exp": 1448333419,
"aud": "www.example.com",
"sub": "taobao.com",
}- iss: 该JWT的签发者，是否使用是可选的；
- sub: 该JWT所面向的用户，是否使用是可选的；
- aud: 接收该JWT的一方，是否使用是可选的；
- exp(expires): 什么时候过期，这里是一个Unix时间戳，是否使用是可选的；
- iat(issued at): 在什么时候签发的(UNIX时间)，是否使用是可选的；
- nbf (Not Before)：如果当前时间在nbf里的时间之前，则Token不被接受；一般都会留一些余地，比如几分钟；，是否使用是可选的；
ewogICJpc3MiOiAid2h5IiwgCiAgImlhdCI6IDE0MTY3OTc0MTksIAogICJleHAiOiAxNDQ4MzMzNDE5LCAKICAiYXVkIjogInd
3dy5leGFtcGxlLmNvbSIsIAogICJzdWIiOiAidGFvYmFvLmNvbSIsIAp9签名（Signature）
签名就是对头部及载荷内容进行签名，如果有人截取了Token信息并对Token信息进行修改，再进行编码的话，那么新的头部和载荷的签名和之前的签名就将是不一样的。而且，如果不知道服务器加密时用的密钥的话，得出来的签名也一定是不一样的。
签名的过程是这样的：采用header中声明的算法，接受三个参数：base64编码的header、base64编码的payload和秘钥（secret）进行运算。签名这一部分如果你愿意的话，可以采用RSASHA256的方式进行公钥、私钥对的方式进行。在下面的代码中，我们将介绍使用的签名方式。
将上面的两个编码后的字符串都用句号连接在一起（头部在前），就形成了：
eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9.ewogICJpc3MiOiAid2h5IiwgCiAgImlhdCI6IDE0MTY3OTc0MTksIAogICJleHAiOiAxNDQ4MzMzNDE5LCAKICAiYXVkIjogInd
3dy5leGFtcGxlLmNvbSIsIAogICJzdWIiOiAidGFvYmFvLmNvbSIsIAp96OcLdX38eKWn1gCyJ6RNwsAvIvXxYq1CGBkFWgiTsyceyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9.ewogICJpc3MiOiAid2h5IiwgCiAgImlhdCI6IDE0MTY3OTc0MTksIAogICJleHAiOiAxNDQ4MzMzNDE5LCAKICAiYXVkIjogInd
3dy5leGFtcGxlLmNvbSIsIAogICJzdWIiOiAidGFvYmFvLmNvbSIsIAp9.6OcLdX38eKWn1gCyJ6RNwsAvIvXxYq1CGBkFWgiTsycJWT的工作流程
如上图所示：
1. 用户导航到登录页，输入用户名和密码，进行登录
2. 服务器对登录用户进行认证，如果认证通过，根据用户的信息和JWT的生成规则生成JWT Token
3. 服务器将该Token字符串返回
4. 客户端得到Token信息，将Token存储在localStorage、sessionStorage或cookie等存储形式中。
5. 当用户请求服务器API时，在请求的Header中加入 Authorization：Token。
6. 服务端对此Token进行校验，如果合法就解析其中内容，根据其拥有的权限和自己的业务逻辑给出响应结果，如果不通过，返回HTTP 401。
7. 用户进入系统，获得请求资源
JWT的JAVA实现
1.JWT的组成已经在上面详细的介绍过了，所以如果自己写生成方法的话也是可以的，就是先将Header信息和Payload信息分别进行Base64编码，用英文句号隔开，然后用HMACSHA256算法进行签名，再把签名组合起来的过程。
2. 这里我们重点说下使用JJWT的开源库；JJWT实现了JWT、JWS、JWE和JWA RFC规范，下面将简单举例说明如何使用：
生成Token码
package why.test;
import io.jsonwebtoken.Claims;
import io.jsonwebtoken.JwtBuilder;
import io.jsonwebtoken.Jwts;
import io.jsonwebtoken.SignatureAlgorithm;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import javax.xml.bind.DatatypeConverter;
import java.security.Key;
import java.util.Date;
/**
* @Author: 王洪玉
* @Decsription: 生成Token的工具类
* @Create: 2017/11/12 20:06
* @Modified By:
*/
public class TokenUtil {
private static final String APP_KEY = "why_key"; //进行数字签名的私钥，一定要保管好，不能和我一样写到博客中。。。。。
private TokenUtil(){
}
/**
* 一个JWT实际上就是一个字符串，它由三部分组成，头部(Header)、载荷(Payload)与签名(Signature)
* @param id 当前用户ID
* @param issuer 该JWT的签发者，是否使用是可选的
* @param subject 该JWT所面向的用户，是否使用是可选的
* @param ttlMillis 什么时候过期，这里是一个Unix时间戳，是否使用是可选的
* @param audience 接收该JWT的一方，是否使用是可选的
* @return
*/
public static String createJWT(String id,String issuer,String subject,long ttlMillis, String audience){
SignatureAlgorithm signatureAlgorithm = SignatureAlgorithm.HS256;
long nowMillis = System.currentTimeMillis();
Date now = new Date(nowMillis);
byte[] apiKeySecretBytes = DatatypeConverter.parseBase64Binary(APP_KEY);
Key signingKey = new SecretKeySpec(apiKeySecretBytes, signatureAlgorithm.getJcaName());
JwtBuilder jwtBuilder = Jwts.builder()
.setId(id)
.setSubject(subject)
.setIssuedAt(now)
.setIssuer(issuer)
.setAudience(audience)
.signWith(signatureAlgorithm,signingKey);
//设置Token的过期时间
if(ttlMillis >=0){
long expMillis = nowMillis + ttlMillis;
Date exp = new Date(expMillis);
jwtBuilder.setExpiration(exp);
}
return jwtBuilder.compact();
}
//私钥解密token信息
public static Claims getClaims(String jwt) {
return Jwts.parser()
.setSigningKey(DatatypeConverter.parseBase64Binary(APP_KEY))
.parseClaimsJws(jwt).getBody();
}
}
@Test
public void testCreateToken(){
String userId = "WKSH121321KKsdfk";
String issuer = "http://whytfjybj.com";
String subject = "师范学院";
long ttlMillis = 1000 * 60;
String audience = "schoolNo";
String token = TokenUtil.createJWT(userId,issuer,subject,ttlMillis,audience);
//打印出token信息
System.out.println(token);
// 解密token信息
Claims claims = TokenUtil.getClaims(token);
System.out.println("---------------------------解密的token信息----------------------------------");
System.out.println("ID: " + claims.getId());
System.out.println("Subject: " + claims.getSubject());
System.out.println("Issuer: " + claims.getIssuer());
System.out.println("Expiration: " + claims.getExpiration());
}总结： JWT本身的实现非常简单，虽然很高效的完成了用户认证，但网站的安全性问题是一个非常重要且关键的问题，通过上面的JWT生成过程我们可以很清楚的知道，JWT本身没有做加密处理，都是通过Base64进行编码后方便通过HTTP传输而已，Header和Payload信息都是可以通过Base64解码进行查看的。简单的安全措施是：
1. 为保证用户密、密码验证过程的安全性，敏感信息需要在网络中传输，Token信息也会在Request请求信息中看到，因此，这个过程建议将网站进行SSL加密传输，采用HTTPS协议，以确保通道的安全性。
2.在Payload中尽量少带敏感性信息，只带ID等无关网站安全的信息。
总之，网站安全又是另一个非常重要的话题了，涉及到的方方面面都很广，要防范的攻击也很多，我们就不做讨论了。