JWT令牌

什么是JWT令牌

• JWT是JSON Web Token的缩写，即JSON Web令牌，是一种自包含令牌。

• JWT的使用场景：
  • 一种情况是webapi，类似之前的阿里云播放凭证的功能
  • 另一种情况是多web服务器下实现无状态分布式身份验证
  • JWT官网有一张图描述了JWT的认证过程

官网

• 地址 : https://jwt.io/
  

JWT的作用：

• JWT 最重要的作用就是对 token信息的防伪作用

JWT的原理：

• 一个JWT由三个部分组成：JWT头、有效载荷、签名哈希
  最后由这三者组合进行base64编码得到JWT
  
• 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: jwt签发者
sub: 主题
aud: 接收jwt的一方
exp: jwt的过期时间，这个过期时间必须要大于签发时间
nbf: 定义在什么时间之前，该jwt都是不可用的.
iat: jwt的签发时间
jti: jwt的唯一身份标识，主要用来作为一次性token,从而回避重放攻击。

• 除以上默认字段外，我们还可以自定义字段，如下例：

{
“name”: “Hello”,
“admin”: true,
“avatar”: “hello.jpg”
}

• 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)

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。

• 注意：base64编码，并不是加密，只是把明文信息变成了不可见的字符串。但是其实只要用一些工具就可以把base64编码解成明文，所以不要在JWT中放入涉及私密的信息。

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放置于POST请求的数据主体中。

JWT问题和趋势

1. JWT默认不加密，但可以加密。生成原始令牌后，可以使用该令牌再次对其进行加密。

2. 当JWT未加密时，一些私密数据无法通过JWT传输。

3. 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。

4. 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。

5. JWT本身包含认证信息，因此一旦信息泄露，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身份验证。

6. 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。

JWT测试

创建Maven项目

• 引入依赖

<dependencies>
    <!-- JWT -->
    <dependency>
        <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
        <artifactId>jjwt</artifactId>
        <version>0.7.0</version>
    </dependency>

    <!--junit-->
    <dependency>
        <groupId>junit</groupId>
        <artifactId>junit</artifactId>
        <version>4.12</version>
    </dependency>

</dependencies>

生成token并解析

package com.jwt.demo;

import io.jsonwebtoken.Claims;
import io.jsonwebtoken.Jws;
import io.jsonwebtoken.Jwts;
import io.jsonwebtoken.SignatureAlgorithm;
import org.junit.Test;

import java.util.Date;

/**
 * 测试JWT
 * Created by Lance on 2020/07/05 13:42
 */
public class JwtTest {
    // 过期时间，毫秒，30分钟
    private static long tokenExpiration = 24 * 60 * 60 * 1000;
    // 秘钥
    private static String tokenSignKey = "1324659870";

    /**
     * 生成 jwt 令牌
     */
    @Test
    public void testCreateToken() {
        String jwtToken = Jwts.builder()
                .setHeaderParam("typ", "JWT") //令牌类型
                .setHeaderParam("alg", "HS256") //签名算法
                .setSubject("USER-NAME") // 令牌主题
                .setExpiration(new Date(System.currentTimeMillis() + tokenExpiration)) // 设置过期时间

                .claim("id", 1) // 私有字段
                .claim("nickname", "HelloWorld")    // 自定义字段

                .signWith(SignatureAlgorithm.HS256, tokenSignKey)//签名哈希
                .compact(); //转换成字符串
        System.out.println(jwtToken);
        // eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJzdWIiOiJVU0VSLU5BTUUiLCJleHAiOjE1OTQwMTQ5OTAsImlkIjoxLCJuaWNrbmFtZSI6IkhlbGxvV29ybGQifQ.4fQgMFiT3nQPQXKALwYj_ewEJ_eGKHth8dcE7HiNpSo
    }

    /**
     * 解析 jwt 获取用户信息
     */
    @Test
    public void testGetUserInfo() {

        // 刚才生成的 jwt 签名
        String jwtToken = "eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJzdWIiOiJVU0VSLU5BTUUiLCJleHAiOjE1OTQwMTQ5OTAsImlkIjoxLCJuaWNrbmFtZSI6IkhlbGxvV29ybGQifQ.4fQgMFiT3nQPQXKALwYj_ewEJ_eGKHth8dcE7HiNpSo";
        // 携带签名密钥解析
        Jws<Claims> claimsJws = Jwts.parser().setSigningKey(tokenSignKey).parseClaimsJws(jwtToken);
        Claims claims = claimsJws.getBody();
        // 解析id
        Integer id = (Integer) claims.get("id");
        // 解析 nickname
        String nickname = (String) claims.get("nickname");

        System.out.println(id);
        System.out.println(nickname);
    }
    // 1
    //HelloWorld
}