19. JWT访问令牌
一、用户身份认证
1、单一服务器模式
一般过程如下：
- 用户向服务器发送用户名和密码。
- 验证服务器后，相关数据（如用户名，用户角色等）将保存在当前会话（session）中。
- 服务器向用户返回session_id，session信息都会写入到用户的Cookie。
- 用户的每个后续请求都将通过在Cookie中取出session_id传给服务器。
- 服务器收到session_id并对比之前保存的数据，确认用户的身份。
缺点：
- 单点性能压力，无法扩展。
- 分布式架构中，需要session共享方案，session共享方案存在性能瓶颈。
session共享方案：
session广播：性能瓶颈，不推荐
redis代替session：推荐，性能高
2、SSO（Single Sign On）模式
CAS单点登录、OAuth2
分布式，SSO(single sign on)模式：单点登录英文全称Single Sign On，简称就是SSO。它的解释是：在多个应用系统中，只需要登录一次，就可以访问其他相互信任的应用系统。
- 如图所示，图中有3个系统，分别是业务A、业务B、和SSO。
- 业务A、业务B没有登录模块。
- 而SSO只有登录模块，没有其他的业务模块。
一般过程如下：
- 当业务A、业务B需要登录时，将跳到SSO系统。
- SSO从用户信息数据库中获取用户信息并校验用户信息，SSO系统完成登录。
- 然后将用户信息存入缓存（例如redis）。
- 当用户访问业务A或业务B，需要判断用户是否登录时，将跳转到SSO系统中进行用户身份验证，SSO判断缓存中是否存在用户身份信息。
- 这样，只要其中一个系统完成登录，其他的应用系统也就随之登录了。这就是单点登录（SSO）的定义。
优点 ：
用户身份信息独立管理，更好的分布式管理。可以自己扩展安全策略
缺点：
认证服务器访问压力较大。
3、Token模式
优点：
- 无状态： token是无状态，session是有状态的
- 基于标准化：你的API可以采用标准化的 JSON Web Token (JWT)
缺点：
- 占用带宽
- 无法在服务器端销毁
让天下没有难学的技术
一、访问令牌的类型
三、JWT令牌
1、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
-
浏览器向服务器发送一个post的调用，调用里面包含用户的基本信息，
-
服务器会去数据库查询并校验用户信息，如果数据库有，服务器则生成JTW令牌，
-
生成之后，服务器会将JWT令牌返回给浏览器，浏览器会将令牌存起来，一般会存在cookie当中，
-
再之后，浏览器每次访问服务器的时候，都会在请求头中携带着令牌，发送给服务器，
-
服务器收到请求后，会校验JWT令牌，如果服务器校验令牌成功，则认为这是一个合法的用户，会将用户信息从JWT令牌中解析出来，然后把用户信息展示给用户。
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
2、JWT令牌的组成
典型的，一个JWT看起来如下图：
https://jwt.io/
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
*J*WT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。
sub: 主题
iss: jwt签发者
aud: 接收jwt的一方
iat: jwt的签发时间
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.
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，我们还可以自定义私有字段，如下例：
{
"name": "Helen",
"admin": true,
"avatar": "helen.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) ==> 签名hash
在计算出签名哈希后，JWT头，有效载荷和签名哈希的三个部分组合成一个字符串，每个部分用"."分隔，就构成整个JWT对象。
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。
3、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。
四、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。
五、创建JWT测试项目
1、项目
项目类型：Maven
groupId：com.indi
artifactId：jwt
2、基本依赖
<dependencies>
<dependency>
<groupId>io.jsonwebtokengroupId>
<artifactId>jjwtartifactId>
<version>0.7.0version>
dependency>
<dependency>
<groupId>junitgroupId>
<artifactId>junitartifactId>
<version>4.12version>
dependency>
dependencies>
3、生成token
test目录下创建包com.indi.jwt
JwtTests.java
package com.indi.jwt;
public class JwtTests {
// 过期时间，毫秒，24小时
private static long tokenExpiriation = 24 * 60 * 60 * 1000;
// 秘钥
private static String tokenSignKey = "qwe123";
@Test
public void testCreateToken() {
String token = Jwts.builder()
// 头部
.setHeaderParam("typ", "JWT") // 令牌类型
.setHeaderParam("alg", "HS256") // 签名算法
// 载荷：默认信息
.setSubject("srb-user") // 令牌主题
.setIssuer("indi") // 签发者
.setAudience("indi") // 接收者
.setIssuedAt(new Date()) // 签发时间
.setExpiration(new Date(System.currentTimeMillis() + tokenExpiriation)) // 过期时间
.setNotBefore(new Date(System.currentTimeMillis() + 20 * 1000)) // 20秒后可用
.setId(UUID.randomUUID().toString())
// 载荷：自定义信息
.claim("nickname", "Helen")
.claim("avatar", "1.jpg")
// 签名算法
.signWith(SignatureAlgorithm.HS256, tokenSignKey) // 签名哈希
.compact(); // 转换成字符串
System.out.println(token);
}
}
4、测试
5、解析token
@Test
public void testGetUserInfo(){
String token = "要解析的jwt字符串";
Jws<Claims> claimsJws = Jwts.parser().setSigningKey(tokenSignKey).parseClaimsJws(token);
Claims claims = claimsJws.getBody();
System.out.println(claims.getSubject());
System.out.println(claims.getIssuer());
System.out.println(claims.getAudience());
System.out.println(claims.getIssuedAt());
System.out.println(claims.getExpiration());
System.out.println(claims.getNotBefore());
System.out.println(claims.getId());
System.out.println(claims.get("nickname").toString());
System.out.println(claims.get("avatar").toString());
}
6、测试
