JWT

JWT 简介

1、JSON Web Token（JWT）是目前最流行的跨域身份验证解决方案。

2、JWT的精髓在于：“去中心化”，数据是保存在客户端的。是在服务器身份验证之后，将生成一个JSON对象并将其发送回用户，示例如下

   {"UserName": "Chongchong","Role": "Admin","Expire": "2018-08-08 20:15:56"}

之后，当用户与服务器通信时，客户在请求中发回JSON对象

3. 为了防止用户篡改数据，服务器将在生成对象时添加签名，并对发回的数据进行验证

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)

JWT实际结构：

#jwt头
eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.
#有效载荷 
eyJleHAiOjE1NjI4NTMzMzAsImlhdCI6MTU2Mjg1MzMyNywidXNlcm5hbWUiOiJ6c3MifQ.
#签名
e098Vj9KBlZfC12QSDhI5lUGRLbNwb27lrYYSL6JwrQ

它是一个很长的字符串，中间用点（.）分隔成三个部分。注意，JWT 内部是没有换行的，这里只是为了便于展示，将它写成了几行。

写成一行，就是下面的样子：

Header.Payload.Signature

Header

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

• 这个json中的typ属性，用来标识整个token字符串是一个JWT字符串；它的alg属性，用来说明这个JWT签发的时候所使用的签名和摘要算法

• typ跟alg属性的全称其实是type跟algorithm，分别是类型跟算法的意思。之所以都用三个字母来表示，也是基于JWT最终字串大小的考虑，

• 同时也是跟JWT这个名称保持一致，这样就都是三个字符了…typ跟alg是JWT中标准中规定的属性名称

Payload(负荷)

 {"sub":"123","name":"Tom","admin":true}

payload用来承载要传递的数据，它的json结构实际上是对JWT要传递的数据的一组声明，这些声明被JWT标准称为claims，它的一个“属性值对”其实就是一个claim(要求)，
每一个claim的都代表特定的含义和作用。

注1：英文“claim”就是要求的意思

注2：如上面结构中的sub代表这个token的所有人，存储的是所有人的ID；name表示这个所有人的名字；admin表示所有人是否管理员的角色。当后面对JWT进行验证的时候，这些claim都能发挥特定的作用

根据JWT的标准，这些claims可以分为以下三种类型：

A. Reserved claims(保留)

它的含义就像是编程语言的保留字一样，属于JWT标准里面规定的一些claim。JWT标准里面定义好的claim有：

• iss(Issuser)：代表这个JWT的签发主体； sub(Subject)：代表这个JWT的主体，即它的所有人；
• aud(Audience)：代表这个JWT的接收对象； exp(Expiration time)：是一个时间戳，代表这个JWT的过期时间；
• nbf(Not Before)：是一个时间戳，代表这个JWT生效的开始时间，意味着在这个时间之前验证JWT是会失败的；
• iat(Issued at)：是一个时间戳，代表这个JWT的签发时间； jti(JWT ID)：是JWT的唯一标识。

B. Public claims，略（不重要）

C. Private claims(私有)

这个指的就是自定义的claim，比如前面那个示例中的admin和name都属于自定的claim。这些claim跟JWT标准规定的claim区别在于：JWT规定的claim，JWT的接收方在拿到JWT之后，都知道怎么对这些标准的claim进行验证；而private claims不会验证，除非明确告诉接收方要对这些claim进行验证以及规则才行

按照JWT标准的说明：保留的claims都是可选的，在生成payload不强制用上面的那些claim，你可以完全按照自己的想法来定义payload的结构，不过这样搞根本没必要：

第一是，如果把JWT用于认证， 那么JWT标准内规定的几个claim就足够用了，甚至只需要其中一两个就可以了，假如想往JWT里多存一些用户业务信息，

比如角色和用户名等，这倒是用自定义的claim来添加；第二是，JWT标准里面针对它自己规定的claim都提供了有详细的验证规则描述，

每个实现库都会参照这个描述来提供JWT的验证实现，所以如果是自定义的claim名称，那么你用到的实现库就不会主动去验证这些claim

signature

签名是把header和payload对应的json结构进行base64url编码之后得到的两个串用英文句点号拼接起来，然后根据header里面alg指定的签名算法生成出来的。

算法不同，签名结果不同。以alg: HS256为例来说明前面的签名如何来得到。

按照前面alg可用值的说明，HS256其实包含的是两种算法：HMAC算法和SHA256算法，前者用于生成摘要，后者用于对摘要进行数字签名。这两个算法也可以用HMACSHA256来统称

JWT的验证过程

它验证的方法其实很简单，只要把header做base64url解码，就能知道JWT用的什么算法做的签名，然后用这个算法，再次用同样的逻辑对header和payload做一次签名，
并比较这个签名是否与JWT本身包含的第三个部分的串是否完全相同，只要不同，就可以认为这个JWT是一个被篡改过的串，自然就属于验证失败了。 接收方生成签名的时候必须使用跟JWT发送方相同的密钥

注1：在验证一个JWT的时候，签名认证是每个实现库都会自动做的，但是payload的认证是由使用者来决定的。因为JWT里面可能会包含一个自定义claim， 所以它不会自动去验证这些claim，以jjwt-0.7.0.jar为例：

• A 如果签名认证失败会抛出如下的异常：

io.jsonwebtoken.SignatureException: JWT signature does not match locally computed signature. JWT validity cannot be asserted and should not be trusted.

即签名错误，JWT的签名与本地计算机的签名不匹配

• B JWT过期异常

  io.jsonwebtoken.ExpiredJwtException: JWT expired at 2017-06-13T11:55:56Z. Current time: 2017-06-13T11:55:57Z, a difference of 1608 milliseconds.  Allowed

注2：认证失败，返回401 Unauthorized响应

注3：认证服务作为一个Middleware HOOK 对请求进行拦截，首先在cookie中查找Token信息，如果没有找到，则在HTTP Authorization Head中查找

JWT令牌刷新思路

登陆成功后，将生成的JWT令牌通过响应头返回给客户端

WEB APP项目每次请求后台数据时(将JWT令牌从请求头中带过来)， 验证通过，刷新JWT，并保存在响应头返回给客户端，有效时间30分钟 JwtFilter

注1：修改CorsFilter添加允许的新的请求头“jwt”

注2：原来在默认的请求上， 浏览器只能访问以下默认的 响应头

       Cache-Control

       Content-Language

       Content-Type

       Expires

       Last-Modified

       Pragma

如果想让浏览器能访问到其他的 响应头的话 需要在服务器上设置 Access-Control-Expose-Headers Access-Control-Expose-Headers : ‘jwt’

       // CorsFilter 允许客户端，发一个新的请求头jwt
       resp.setHeader("Access-Control-Allow-Headers", "Origin,X-Requested-With, Content-Type, Accept, jwt");

Vue使用 JWT做用户认证案例

java后端代码

登录方法

当用户登录成功后回将生成的jwt加密字符串放入到响应头中。
注意，写这行代码前一定要在过滤器中额外添加header外部设置：

		// 允许客户端，发一个新的请求头jwt
		resp.setHeader("Access-Control-Allow-Headers", "Origin,X-Requested-With, Content-Type, Accept, jwt");
		// 允许客户端，处理一个新的响应头jwt  这样客户端才能接收这个响应头 
		resp.setHeader("Access-Control-Expose-Headers", "jwt");

定义一个JwtFilter过滤器，所以需要登录后才能访问的请求通通要经过这个过滤器，这个过滤器的职责就是验证JWT令牌是否正确。如果不正确那么将无法访问。

package com.zking.vue.util;

import java.io.IOException;
import java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;

import javax.servlet.Filter;
import javax.servlet.FilterChain;
import javax.servlet.FilterConfig;
import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.ServletRequest;
import javax.servlet.ServletResponse;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;

import io.jsonwebtoken.Claims;

/**
 * * JWT验证过滤器，配置顺序 ：CorsFilte-->JwtFilter-->struts2中央控制器
 * 
 * @author Administrator
 *
 */
public class JwtFilter implements Filter {

	// 排除的URL，一般为登陆的URL(请改成自己登陆的URL)
	private static String EXCLUDE = "^/vue/userAction_login\\.action?.*$";

	private static Pattern PATTERN = Pattern.compile(EXCLUDE);

	private boolean OFF = false;// true关闭jwt令牌验证功能

	@Override
	public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {
	}

	@Override
	public void destroy() {
	}

	@Override
	public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain)
			throws IOException, ServletException {
		HttpServletRequest req = (HttpServletRequest) request;
		HttpServletResponse resp = (HttpServletResponse) response;
		String path = req.getServletPath();
		if (OFF || isExcludeUrl(path)) {// 登陆直接放行
			chain.doFilter(request, response);
			return;
		}

		// 从客户端请求头中获得令牌并验证
		String jwt = req.getHeader(JwtUtils.JWT_HEADER_KEY);
		Claims claims = this.validateJwtToken(jwt);
		if (null == claims) {
			// resp.setCharacterEncoding("UTF-8");
			resp.sendError(403, "JWT令牌已过期或已失效");
			return;
		} else {
			String newJwt = JwtUtils.copyJwt(jwt, JwtUtils.JWT_WEB_TTL);
			resp.setHeader(JwtUtils.JWT_HEADER_KEY, newJwt);
			chain.doFilter(request, response);
		}
	}

	/**
	 * 验证jwt令牌，验证通过返回声明(包括公有和私有)，返回null则表示验证失败
	 */
	private Claims validateJwtToken(String jwt) {
		Claims claims = null;
		try {
			if (null != jwt) {
				claims = JwtUtils.parseJwt(jwt);
			}
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
		return claims;
	}

	/**
	 * 是否为排除的URL
	 * 
	 * @param path
	 * @return
	 */
	private boolean isExcludeUrl(String path) {
		Matcher matcher = PATTERN.matcher(path);
		return matcher.matches();
	}

	// public static void main(String[] args) {
	// String path = "/sys/userAction_doLogin.action?username=zs&password=123";
	// Matcher matcher = PATTERN.matcher(path);
	// boolean b = matcher.matches();
	// System.out.println(b);
	// }

}

vue中

main.js中将vue实例注册到全局中去：

设置拦截器：
响应拦截器负责经JWT生成的令牌进行保存。而请求拦截器在每次发送请求的时候就回将响应的来的JWT令牌放入到请求头中一起发送到后端。后端通过验证令牌的正确和实时性来做到登录拦截。