JWT令牌 JWT概述和简单使用

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1. JWT介绍**

在介绍JWT之前先看一下传统校验令牌的方法，如下图：

问题：
传统授权方法的问题是用户每次请求资源服务，资源服务都需要携带令牌访问认证服务去校验令牌的合法性，并根据令牌获取用户的相关信息，性能低下。

解决：
使用JWT的思路是，用户认证通过会得到一个JWT令牌，JWT令牌中已经包括了用户相关的信息，客户端只需要携带JWT访问资源服务，资源服务根据事先约定的算法自行完成令牌校验，无需每次都请求认证服务完成授权。

JWT令牌授权过程如下图：

什么是JWT？ JSON Web Token（JWT）是一个开放的行业标准（RFC 7519），它定义了一种简介的、自包含的协议格式，用于在通信双方传递json对象，传递的信息经过数字签名可以被验证和信任。JWT可以使用HMAC算法或使用RSA的公钥/私钥对来签名，防止被篡改。

官网：https://jwt.io/
标准：https://tools.ietf.org/html/rfc7519

JWT令牌的优点：
1、jwt基于json，非常方便解析。
2、可以在令牌中自定义丰富的内容，易扩展。
3、通过非对称加密算法及数字签名技术，JWT防止篡改，安全性高。
4、资源服务使用JWT可不依赖认证服务即可完成授权。

缺点：
１、JWT令牌较长，占存储空间比较大。

1.1 令牌结构

通过学习JWT令牌结构为自定义jwt令牌打好基础。
JWT令牌由三部分组成，每部分中间使用点（.）分隔，比如：xxxxx.yyyyy.zzzzz

Header
头部包括令牌的类型（即JWT）及使用的哈希算法（如HMAC SHA256或RSA）一个例子如下：
下边是Header部分的内容

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

将上边的内容使用Base64Url编码，得到一个字符串就是JWT令牌的第一部分。

Payload
第二部分是负载，内容也是一个json对象，它是存放有效信息的地方，它可以存放jwt提供的现成字段，比如：iss（签发者）,exp（过期时间戳）, sub（面向的用户）等，也可自定义字段。
此部分不建议存放敏感信息，因为此部分可以解码还原原始内容。
最后将第二部分负载使用Base64Url编码，得到一个字符串就是JWT令牌的第二部分。
一个例子：

{
	"sub": "1234567890",
	"name": "456",
	"admin": true
}

Signature
第三部分是签名，此部分用于防止jwt内容被篡改。
这个部分使用base64url将前两部分进行编码，编码后使用点（.）连接组成字符串，最后使用header中声明签名算法进行签名。
一个例子：

HMACSHA256(
	base64UrlEncode(header) + "." +base64UrlEncode(payload),secret
)

base64UrlEncode(header)：jwt令牌的第一部分。
base64UrlEncode(payload)：jwt令牌的第二部分。
secret：签名所使用的密钥。

2. JWT入门

Spring Security 提供对JWT的支持，本节我们使用Spring Security 提供的JwtHelper来创建JWT令牌，校验JWT令牌等操作。

2.1 生成私钥和公钥

JWT令牌生成采用非对称加密算法

1、生成密钥证书

下边命令生成密钥证书，采用RSA 算法每个证书包含公钥和私钥

keytool -genkeypair -alias xckey -keyalg RSA -keypass xuecheng -keystore xc.keystore -storepass xuechengkeystore

Keytool 是一个java提供的证书管理工具
alias：密钥的别名
keyalg：使用的hash算法
keypass：密钥的访问密码
keystore：密钥库文件名，xc.keystore保存了生成的证书
storepass：密钥库的访问密码

查询证书信息：

keytool -list -keystore xc.keystore

删除别名

keytool -delete -alias xckey -keystore xc.keystore

2、导出公钥

openssl是一个加解密工具包，这里使用openssl来导出公钥信息。

安装 openssl：http://slproweb.com/products/Win32OpenSSL.html
安装资料目录下的Win64OpenSSL-1_1_0g.exe
配置openssl的path环境变量，本教程配置在D:\OpenSSL-Win64\bin，cmd进入xc.keystore文件所在目录执行如下命令：

keytool -list -rfc --keystore xc.keystore | openssl x509 -inform pem -pubkey

输入密钥库密码：

下边这一段就是公钥内容：
-----BEGIN PUBLIC KEY----- MIIBIjANBgkqhkiG9w0BAQEFAAOCAQ8AMIIBCgKCAQEAijyxMdq4S6L1Af1rtB8SjCZHNgsQG8JTfGy55eYvzG0B/E4AudR2prSRBvF7NYPL47scRCNPgLnvbQczBHbBug6uOr78qnWsYxHlW6Aa5dI5NsmOD4DLtSw8eX0hFyK5Fj6ScYOSFBz9cd1nNTvx2+oIv0lJDcpQdQhsfgsEr1ntvWterZt/8r7xNN83gHYuZ6TM5MYvjQNBc5qC7Krs9wM7UoQuL+s0X6RlOib7/mcLn/lFLsLDdYQAZkSDx/6+t+1oHdMarChIPYT1sx9Dwj2j2mvFNDTKKKKAq0cv14Vrhz67Vjmz2yMJePDqUi0JYS2r0iIo7n8vN7s83v5uOQIDAQAB-----END PUBLIC KEY-----

将上边的公钥拷贝到文本文件中，合并为一行。

2.2 生成jwt令牌

@Test
    public void testCreateJWT() {
        //证书文件
        String key_location = "xc.keystore";
        //密钥密码
        String keystore_password = "xuechengkeystore";
        //访问证书路径
        ClassPathResource classPathResource = new ClassPathResource(key_location);
        //密钥工厂
        KeyStoreKeyFactory keyStoreKeyFactory = new KeyStoreKeyFactory(classPathResource, keystore_password.toCharArray());
        //密钥的密码，此时密码和别名要匹配
        String keypassword = "xuecheng";
        //密钥别名
        String alias = "xckey";
        //密钥对(公钥和私钥)
        KeyPair keyPair = keyStoreKeyFactory.getKeyPair(alias, keypassword.toCharArray());
        //私钥
        RSAPrivateKey aPrivate = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();
        HashMap tokenMap = new HashMap<>();
        tokenMap.put("id", "123");
        tokenMap.put("name", "guohao");
        tokenMap.put("roles", "r01,r02");
        tokenMap.put("ext", "1");
        //生成JWT令牌
        Jwt jwt = JwtHelper.encode(JSON.toJSONString(tokenMap), new RsaSigner(aPrivate));
        //取出JWT令牌
        String token = jwt.getEncoded();
        System.out.println("token=" + token);
    }

2.3 验证jwt令牌

@Test
    public void testVerify(){
        //JWT令牌
        String token="eyJhbGciOiJSUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJleHQiOiIxIiwicm9sZXMiOiJyMDEscjAyIiwibmFtZSI6Imd1b2hhbyIsImlkIjoiMTIzIn0.TiyMLbRC7TJsDgF9x3P_kyEG8rZA4foUcYVWJO6xhqGxluEo7h-FMsOPx5_cdCwsYDkRDtRxduJcFqjhN4Xa8HgL5RMv4IMhZhb6NEaKi8KHVtq6JKSNXhFDpU8o5ve21vBtQxCkMuyRuoBBytk7ahCKAfUaDKFRDI_RaQ2nbUBom57sHwzj3GD82HpYhKFdVszh-_W8q5ERnQdnyjEJc6YJUe6yXUp0_06uE7wQTsw2yCs6viAFtRSL-N58OIp_owT3tX9ZLAk5yOag27iZ7bMCt-EENErWmQ7sHjSNF-PZ_VHhqUv42ONkR8VyGNPAxC7TwPB7kx97q4yhuB8N4g";

        //公钥
        String publicKey="-----BEGIN PUBLIC KEY-----MIIBIjANBgkqhkiG9w0BAQEFAAOCAQ8AMIIBCgKCAQEAnASXh9oSvLRLxk901HANYM6KcYMzX8vFPnH/To2R+SrUVw1O9rEX6m1+rIaMzrEKPm12qPjVq3HMXDbRdUaJEXsB7NgGrAhepYAdJnYMizdltLdGsbfyjITUCOvzZ/QgM1M4INPMD+Ce859xse06jnOkCUzinZmasxrmgNV3Db1GtpyHIiGVUY0lSO1Frr9m5dpemylaT0BV3UwTQWVW9ljm6yR3dBncOdDENumT5tGbaDVyClV0FEB1XdSKd7VjiDCDbUAUbDTG1fm3K9sx7kO1uMGElbXLgMfboJ963HEJcU01km7BmFntqI5liyKheX+HBUCD4zbYNPw236U+7QIDAQAB-----END PUBLIC KEY-----";
        //校验JWT
        Jwt jwt = JwtHelper.decodeAndVerify(token, new RsaVerifier(publicKey));
        //获取原始内容
        String claims = jwt.getClaims();
        //JWT令牌
        String encoded = jwt.getEncoded();
        System.out.println(encoded);
    }