JWT身份认证

Json Web Token

JWT的本质就是一个字符串，它是将用户信息保存到一个Json字符串中，然后进行编码后得到一个JWT token，并且这个JWT token带有签名信息，接收后可以校验是否被篡改，所以可以用于在各方之间安全地将信息作为Json对象传输

目前无论单体应用还是分布式应用，都更加推荐用JWT token的方式进行用户认证

利用token进行用户身份验证的流程

1.客户端使用用户名和密码请求登录
2.服务端收到请求，验证用户名和密码
3.验证成功后，服务端会签发一个token，再把这个token返回给客户端
4.客户端收到token后可以把它存储起来，比如放到cookie中
5.客户端每次向服务端请求资源时需要携带服务端签发的token，可以在cookie或者header中携带
6.服务端收到请求，然后去验证客户端请求里面带着的token，如果验证成功，就向客户端返回请求数据

JWT的认证流程

1.前端通过Web表单将自己的用户名和密码发送到后端的接口，这个过程一般是一个POST请求。建议的方式是通过SSL加密的传输(HTTPS)，从而避免敏感信息被嗅探
2.后端核对用户名和密码成功后，将包含用户信息的数据作为JWT的Payload，将其与JWT Header分别进行Base64编码拼接后签名，形成一个JWT Token，形成的JWT Token就是一个如同lll.zzz.xxx的字符串
3.后端将JWT Token字符串作为登录成功的结果返回给前端。前端可以将返回的结果保存在浏览器中，退出登录时删除保存的JWT Token即可
4.前端在每次请求时将JWT Token放入HTTP请求头中的Authorization属性中(解决XSS和XSRF问题)
5.后端检查前端传过来的JWT Token，验证其有效性，比如检查签名是否正确、是否过期、token的接收方是否是自己等等
6.验证通过后，后端解析出JWT Token中包含的用户信息，进行其他逻辑操作(一般是根据用户信息得到权限等)，返回结果

JWT认证的优势

对比传统的session认证方式，JWT的优势是：

简洁：JWT Token数据量小，传输速度也很快
因为JWT Token是以JSON加密形式保存在客户端的，所以JWT是跨语言的，原则上任何web形式都支持
不需要在服务端保存会话信息，也就是说不依赖于cookie和session，所以没有了传统session认证的弊端，特别适用于分布式微服务
单点登录友好：使用Session进行身份认证的话，由于cookie无法跨域，难以实现单点登录。但是，使用token进行认证的话， token可以被保存在客户端的任意位置的内存中，不一定是cookie，所以不依赖cookie，不会存在这些问题
适合移动端应用：使用Session进行身份认证的话，需要保存一份信息在服务器端，而且这种方式会依赖到Cookie（需要 Cookie 保存 SessionId），所以不适合移动端

目前无论单体应用还是分布式应用，都更加推荐用JWT token的方式进行用户认证

JWT结构

标头(Header)、有效载荷(Payload)和签名(Signature)

在传输的时候，会将JWT的3部分分别进行Base64编码后用.进行连接形成最终传输的字符串

1.Header

JWT头是一个描述JWT元数据的JSON对象，alg属性表示签名使用的算法，默认为HMAC SHA256；typ属性表示令牌的类型，JWT令牌统一写为JWT。

2.Payload

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：发行人
exp：到期时间
sub：主题
aud：用户
nbf：在此之前不可用
iat：发布时间
jti：JWT ID用于标识该JWT

除以上默认字段外，我们还可以自定义私有字段，一般会把包含用户信息的数据放到payload中

默认情况下JWT是未加密的，因为只是采用base64算法，拿到JWT字符串后可以转换回原本的JSON数据，任何人都可以解读其内容，因此不要构建隐私信息字段，比如用户的密码一定不能保存到JWT中，以防止信息泄露。JWT只是适合在网络中传输一些非敏感的信息

3.Signature

签名哈希部分是对上面两部分数据签名，需要使用base64编码后的header和payload数据，通过指定的算法生成哈希，以确保数据不会被篡改。首先，需要指定一个密钥（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header中指定的签名算法（默认情况下为HMAC SHA256）

JWT每部分的作用

在服务端接收到客户端发送过来的JWT token之后：

header和payload可以直接利用base64解码出原文，从header中获取哈希签名的算法，从payload中获取有效数据

signature由于使用了不可逆的加密算法，无法解码出原文，它的作用是校验token有没有被篡改。服务端获取header中的加密算法之后，利用该算法加上secretKey对header、payload进行加密，比对加密后的数据和客户端发送过来的是否一致。注意secretKey只能保存在服务端，而且对于不同的加密算法其含义有所不同，一般对于MD5类型的摘要加密算法，secretKey实际上代表的是盐值

JWT依赖

    com.auth0
    java-jwt
    3.10.3

JWT工具类

package com.example.demo.util;

import com.auth0.jwt.JWT;
import com.auth0.jwt.JWTVerifier;
import com.auth0.jwt.algorithms.Algorithm;
import com.auth0.jwt.interfaces.Claim;
import com.auth0.jwt.interfaces.DecodedJWT;
import java.util.Calendar;
import java.util.Date;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

/**
 * @date 2019/4/25 11:46
 * @atuther wangbo
 */
public class JwtUtil {

    //密钥(签名要用)
    public static final String SECRET = "sdjhakdhajdklsl;o653632";
    //过期时间:秒
    public static final int EXPIRE = 5;

    /**
     * 生成Token
     * @param userId
     * @param userName
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static String createToken(String userId, String userName) throws Exception {
        Calendar nowTime = Calendar.getInstance();
        nowTime.add(Calendar.SECOND, EXPIRE);
        Date expireDate = nowTime.getTime();

        Map map = new HashMap<>();
        map.put("alg", "HS256");
        map.put("typ", "JWT");

        String token = JWT.create()
                .withHeader(map)//头
                .withClaim("userId", userId)
                .withClaim("userName", userName)
                .withSubject("测试")//
                .withIssuedAt(new Date())//签名时间
                .withExpiresAt(expireDate)//过期时间
                .sign(Algorithm.HMAC256(SECRET));//签名
        return token;
    }

    /**
     * 验证Token
     * @param token
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static Map verifyToken(String token)throws Exception{
        // 创建解析对象，使用的算法和secret要与创建token时保持一致
        JWTVerifier verifier = JWT.require(Algorithm.HMAC256(SECRET)).build();
        DecodedJWT jwt = null;
        try {
        	//解析token 如果出现异常，表示前后token不一致，验证失败，或者token过期
            jwt = verifier.verify(token);
        }catch (Exception e){
            throw new RuntimeException("凭证已过期，请重新登录");
        }
        return jwt.getClaims();
    }

    /**
     * 解析Token
     * @param token
     * @return
     */
    public static Map parseToken(String token){
        DecodedJWT decodedJWT = JWT.decode(token);
        return decodedJWT.getClaims();
    }

}