Spring Boot整合JWT实现用户认证
初探JWT
什么是JWT
JWT(Json Web Token)，是一种工具，格式为XXXX.XXXX.XXXX的字符串，JWT以一种安全的方式在用户和服务器之间传递存放在JWT中的不敏感信息。
为什么要用JWT
设想这样一个场景，在我们登录一个网站之后，再把网页或者浏览器关闭，下一次打开网页的时候可能显示的还是登录的状态，不需要再次进行登录操作，通过JWT就可以实现这样一个用户认证的功能。当然使用Session可以实现这个功能，但是使用Session的同时也会增加服务器的存储压力，而JWT是将存储的压力分布到各个客户端机器上，从而减轻服务器的压力。
JWT长什么样
JWT由3个子字符串组成，分别为Header，Payload以及Signature，结合JWT的格式即：Header.Payload.Signature。（Claim是描述Json的信息的一个Json，将Claim转码之后生成Payload）。
Header
Header是由以下这个格式的Json通过Base64编码（编码不是加密，是可以通过反编码的方式获取到这个原来的Json，所以JWT中存放的一般是不敏感的信息）生成的字符串，Header中存放的内容是说明编码对象是一个JWT以及使用“SHA-256”的算法进行加密（加密用于生成Signature）
{
"typ":"JWT",
"alg":"HS256"
}
Claim
Claim是一个Json，Claim中存放的内容是JWT自身的标准属性，所有的标准属性都是可选的，可以自行添加，比如：JWT的签发者、JWT的接收者、JWT的持续时间等；同时Claim中也可以存放一些自定义的属性，这个自定义的属性就是在用户认证中用于标明用户身份的一个属性，比如用户存放在数据库中的id，为了安全起见，一般不会将用户名及密码这类敏感的信息存放在Claim中。将Claim通过Base64转码之后生成的一串字符串称作Payload。
{
"iss":"Issuer —— 用于说明该JWT是由谁签发的",
"sub":"Subject —— 用于说明该JWT面向的对象",
"aud":"Audience —— 用于说明该JWT发送给的用户",
"exp":"Expiration Time —— 数字类型，说明该JWT过期的时间",
"nbf":"Not Before —— 数字类型，说明在该时间之前JWT不能被接受与处理",
"iat":"Issued At —— 数字类型，说明该JWT何时被签发",
"jti":"JWT ID —— 说明标明JWT的唯一ID",
"user-definde1":"自定义属性举例",
"user-definde2":"自定义属性举例"
}
Signature
Signature是由Header和Payload组合而成，将Header和Claim这两个Json分别使用Base64方式进行编码，生成字符串Header和Payload，然后将Header和Payload以Header.Payload的格式组合在一起形成一个字符串，然后使用上面定义好的加密算法和一个密匙（这个密匙存放在服务器上，用于进行验证）对这个字符串进行加密，形成一个新的字符串，这个字符串就是Signature。
总结
JWT实现认证的原理
服务器在生成一个JWT之后会将这个JWT会以Authorization : Bearer JWT 键值对的形式存放在cookies里面发送到客户端机器，在客户端再次访问收到JWT保护的资源URL链接的时候，服务器会获取到cookies中存放的JWT信息，首先将Header进行反编码获取到加密的算法，在通过存放在服务器上的密匙对Header.Payload 这个字符串进行加密，比对JWT中的Signature和实际加密出来的结果是否一致，如果一致那么说明该JWT是合法有效的，认证成功，否则认证失败。
JWT实现用户认证的流程图
JWT的代码实现
这里的代码实现使用的是Spring Boot（版本号：1.5.10）框架，以及Apache Ignite（版本号：2.3.0）数据库。有关Ignite和Spring Boot的整合可以查看这里。
http://blog.csdn.net/ltl112358/article/details/79399026
代码说明：
代码中与JWT有关的内容如下：
-
config包中JwtCfg类配置生成一个JWT并配置了JWT拦截的URL
-
controller包中PersonController 用于处理用户的登录注册时生成JWT，SecureController 用于测试JWT
-
model包中JwtFilter 用于处理与验证JWT的正确性
-
其余属于Ignite数据库访问的相关内容
JwtCfg 类
这个类中声明了一个@Bean ，用于生成一个过滤器类，对/secure 链接下的所有资源访问进行JWT的验证
/**
* This is Jwt configuration which set the url "/secure/*" for filtering
* @program: users
* @create: 2018-03-03 21:18
**/
@Configuration
public class JwtCfg {
@Bean
public FilterRegistrationBean jwtFilter() {
final FilterRegistrationBean registrationBean = new FilterRegistrationBean();
registrationBean.setFilter(new JwtFilter());
registrationBean.addUrlPatterns("/secure/*");
return registrationBean;
}
}
JwtFilter 类
这个类声明了一个JWT过滤器类，从Http请求中提取JWT的信息，并使用了”secretkey”这个密匙对JWT进行验证
/**
* Check the jwt token from front end if is invalid
* @program: users
* @create: 2018-03-01 11:03
**/
public class JwtFilter extends GenericFilterBean {
public void doFilter(final ServletRequest req, final ServletResponse res, final FilterChain chain)
throws IOException, ServletException {
// Change the req and res to HttpServletRequest and HttpServletResponse
final HttpServletRequest request = (HttpServletRequest) req;
final HttpServletResponse response = (HttpServletResponse) res;
// Get authorization from Http request
final String authHeader = request.getHeader("authorization");
// If the Http request is OPTIONS then just return the status code 200
// which is HttpServletResponse.SC_OK in this code
if ("OPTIONS".equals(request.getMethod())) {
response.setStatus(HttpServletResponse.SC_OK);
chain.doFilter(req, res);
}
// Except OPTIONS, other request should be checked by JWT
else {
// Check the authorization, check if the token is started by "Bearer "
if (authHeader == null || !authHeader.startsWith("Bearer ")) {
throw new ServletException("Missing or invalid Authorization header");
}
// Then get the JWT token from authorization
final String token = authHeader.substring(7);
try {
// Use JWT parser to check if the signature is valid with the Key "secretkey"
final Claims claims = Jwts.parser().setSigningKey("secretkey").parseClaimsJws(token).getBody();
// Add the claim to request header
request.setAttribute("claims", claims);
} catch (final SignatureException e) {
throw new ServletException("Invalid token");
}
chain.doFilter(req, res);
}
}
}
PersonController 类
这个类中在用户进行登录操作成功之后，将生成一个JWT作为返回
/**
* @program: users
* @create: 2018-02-27 19:28
**/
@RestController
public class PersonController {
@Autowired
private PersonService personService;
/**
* User register with whose username and password
* @param reqPerson
* @return Success message
* @throws ServletException
*/
@RequestMapping(value = "/register", method = RequestMethod.POST)
public String register(@RequestBody() ReqPerson reqPerson) throws ServletException {
// Check if username and password is null
if (reqPerson.getUsername() == "" || reqPerson.getUsername() == null
|| reqPerson.getPassword() == "" || reqPerson.getPassword() == null)
throw new ServletException("Username or Password invalid!");
// Check if the username is used
if(personService.findPersonByUsername(reqPerson.getUsername()) != null)
throw new ServletException("Username is used!");
// Give a default role : MEMBER
List roles = new ArrayList();
roles.add(Role.MEMBER);
// Create a person in ignite
personService.save(new Person(reqPerson.getUsername(), reqPerson.getPassword(), roles));
return "Register Success!";
}
/**
* Check user`s login info, then create a jwt token returned to front end
* @param reqPerson
* @return jwt token
* @throws ServletException
*/
@PostMapping
public String login(@RequestBody() ReqPerson reqPerson) throws ServletException {
// Check if username and password is null
if (reqPerson.getUsername() == "" || reqPerson.getUsername() == null
|| reqPerson.getPassword() == "" || reqPerson.getPassword() == null)
throw new ServletException("Please fill in username and password");
// Check if the username is used
if(personService.findPersonByUsername(reqPerson.getUsername()) == null
|| !reqPerson.getPassword().equals(personService.findPersonByUsername(reqPerson.getUsername()).getPassword())){
throw new ServletException("Please fill in username and password");
}
// Create Twt token
String jwtToken = Jwts.builder().setSubject(reqPerson.getUsername()).claim("roles", "member").setIssuedAt(new Date())
.signWith(SignatureAlgorithm.HS256, "secretkey").compact();
return jwtToken;
}
}
SecureController 类
这个类中只是用于测试JWT功能，当用户认证成功之后，/secure 下的资源才可以被访问
/**
* Test the jwt, if the token is valid then return "Login Successful"
* If is not valid, the request will be intercepted by JwtFilter
* @program: users
* @create: 2018-03-01 11:05
**/
@RestController
@RequestMapping("/secure")
public class SecureController {
@RequestMapping("/users/user")
public String loginSuccess() {
return "Login Successful!";
}
}
代码功能测试
本例使用Postman对代码进行测试，这里并没有考虑到安全性传递的明文密码，实际上应该用SSL进行加密
1.首先进行一个新的测试用户的注册，可以看到注册成功的提示返回
2.再让该用户进行登录，可以看到登录成功之后返回的JWT字符串
3.直接申请访问/secure/users/user ，这时候肯定是无法访问的，服务器返回500错误
4.将获取到的JWT作为Authorization属性提交，申请访问/secure/users/user ，可以访问成功
示例代码
https://github.com/ltlayx/SpringBoot-Ignite
参考
http://blog.leapoahead.com/2015/09/06/understanding-jwt/ ↩
https://aboullaite.me/spring-boot-token-authentication-using-jwt/