【jwt】JWT原理，JWT是用来解决什么问题的，如何自定义生成JWT数据，并且实现jwt数据的解码

JWT： JSON Web Token

1. jwt概述

用户登录成功后，服务端 如何知道客户端的每次请求对应的是哪个用户呢？怎么做：目前有两种方式实现.

1.1. 一是通过sessionId的方式，登录成功后服务端返回sessionId给客户端，然后浏览器将sessionId保存在Cookie中，这样每次浏览器请求的时候都带上sessionId，通过sessionId就能在服务端找到对应的session，就能知道是哪个用户。 （session里记录了用户的相关信息，登录时间等）

1.2. 二是用户登录成功后，服务端根本就不存用户的session信息，用户登录成功后，服务端将用户的信息返回给客户端，客户端自己保存用户信息，然后每次客户端请求的时候，将用户信息传给服务端，这就是jwt的原理。

2. JWT 的原理

JWT 的原理是，服务器认证以后，生成一个 JSON 对象，发回给用户，就像下面这样。

{
  "name": "jack",
  "role": "admin",
  "id": 123456
}

以后，用户与服务端通信的时候，都要发回这个 JSON 对象。服务器完全只靠这个对象认定用户身份。为了防止用户篡改数据，服务器在生成这个对象的时候，会加上签名（详见后文）。

服务器就不保存任何 session 数据了，也就是说，服务器变成无状态了，从而比较容易实现扩展。

3. jwt数据结构

jwt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。

JWT 的三个部分依次如下。

• Header（头部）
• Payload（负载）
• Signature（签名）

类似这样的：

 

3.1 Header

Header 部分是一个 JSON 对象，描述 JWT 的元数据，通常是下面的样子。

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

上面代码中，alg属性表示签名的算法（algorithm），默认是 HMAC SHA256（写成 HS256）；typ属性表示这个令牌（token）的类型（type），JWT 令牌统一写为JWT。

最后，将上面的 JSON 对象使用 Base64URL 算法（详见后文）转成字符串。

3.2 Payload

Payload 部分也是一个 JSON 对象，用来存放实际需要传递的数据。JWT 规定了7个官方字段，供选用。

• iss (issuer)：签发人
• exp (expiration time)：过期时间
• sub (subject)：主题
• aud (audience)：受众
• nbf (Not Before)：生效时间
• iat (Issued At)：签发时间
• jti (JWT ID)：编号

除了官方字段，你还可以在这个部分定义私有字段，下面就是一个例子。

{
  "sub": "1234567890",
  "username": "John Doe",
  "userId": 123654
}

注意，JWT 默认是不加密的，任何人都可以读到，所以不要把秘密信息放在这个部分。

这个 JSON 对象也要使用 Base64URL 算法转成字符串。

3.3 Signature

Signature 部分是对前两部分的签名，防止数据篡改。

首先，需要指定一个密钥（secret）。这个密钥只有服务器才知道，不能泄露给用户。然后，使用 Header 里面指定的签名算法（默认是 HMAC SHA256），按照下面的公式产生签名。

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

算出签名以后，把 Header、Payload、Signature 三个部分拼成一个字符串，每个部分之间用"点"（.）分隔，就可以返回给用户。

3.4 Base64URL

前面提到，Header 和 Payload 串型化的算法是 Base64URL。这个算法跟 Base64 算法基本类似，但有一些小的不同。

JWT 作为一个令牌（token），有些场合可能会放到 URL（比如 api.example.com/?token=xxx）。Base64 有三个字符+、/和=，在 URL 里面有特殊含义，所以要被替换掉：=被省略、+替换成-，/替换成_ 。这就是 Base64URL 算法。

4、 使用 jwt 

客户端收到服务器返回的 JWT，可以储存在 Cookie 里面，也可以储存在 localStorage。

此后，客户端每次与服务器通信，都要带上这个 JWT。你可以把它放在 Cookie 里面自动发送，但是这样不能跨域，所以更好的做法是放在 HTTP 请求的头信息Authorization字段里面。

类似这样，这些数据传输：

Authorization: Bearer 

5、 自定义实现jwt 

说了这么多，结下来我们自己来实现定义一个jwt数据的生成，jwt数据的解码工作，通过目前市面上开源的java-jwt jar包，还是很方便的

import com.auth0.jwt.JWT;
import com.auth0.jwt.algorithms.Algorithm;
import com.auth0.jwt.exceptions.TokenExpiredException;
import com.auth0.jwt.interfaces.DecodedJWT;
import com.gfm.asset.base.exception.InteractException;
import lombok.SneakyThrows;
import org.joda.time.DateTime;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;

/**
 * @author xxx 
 */
public class JwtHelper {
    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(JwtHelper.class);


    /**
     * 密钥加密token
     */
    @SneakyThrows
    public static String generateToken(String userKey, String secretKey, int expire) {
        Algorithm algorithm = Algorithm.HMAC256(secretKey);
        String token = JWT.create()
                .withIssuer(userKey)
                .withIssuedAt(new Date())
                .withExpiresAt(DateTime.now().plusSeconds(expire).toDate())
                .sign(algorithm);
        logger.info("==> 生成jwtToken, userKey={},secretKey={},过期时间={}s,token={}", userKey, secretKey, expire, token);
        return token;
    }

    /**
     * 公钥解析token
     */
    public static String parserToken(String token, String secretKey) {
        try {
            Algorithm algorithm = Algorithm.HMAC256(secretKey);
            DecodedJWT jwt = JWT.require(algorithm)
                    .build().verify(token);
            return jwt.getIssuer();
        } catch (TokenExpiredException e) {
            throw new InteractException("token has expired");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            throw new InteractException("token is invalid");
        }
    }

    public static void main(String[] args) { 
        String userKey = "center_sys";
        String secretKey = "center_sys@#$";
        String token = generateToken(userKey, secretKey, 60 * 60 * 24 * 7);
        System.out.println(token);
//        String key = parserToken(token, secretKey);
//        System.out.println(key);
    }


}

pom.xml文件

  
            com.auth0
            java-jwt
            3.19.1
            
                
                    com.fasterxml.jackson.core
                    jackson-databind
                
            
        

参考：

JSON Web Token 入门教程 - 阮一峰的网络日志