JWT使用及原理
1.认识JWT
JWT简称JSON Web Token,一种安全传输标准，也就是通过JSON形式作为Web应
用中的令牌,用于在各方之间安全地将信息作为JSON对象传输。
在数据传输过程中还可以完成数据加密、签名等相关处理。
2.实现流程
# 1.认证流程
首先，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。
这一过程一般是一个HTTP POST请求。建议的方式是通过SSL加
密的传输（https协议），从而避免敏感信息被嗅探。
后端核对用户名和密码成功后，将用户的id等其他信息作为
JWT Payload（负载），将其与头部分别进行Base64编码拼接后
签名，形成一个JWT(Token)。形成的JWT就是一个形同lll.zzz.xxx
的字符串。 token head.payload.singurater
后端将JWT字符串作为登录成功的返回结果返回给前端。前端可
以将返回的结果保存在localStorage或sessionStorage上，退出登录
时前端删除保存的JWT即可。
前端在每次请求时将JWT放入HTTP Header中的Authorization位。
(解决XSS和XSRF问题) HEADER
后端检查是否存在，如存在验证JWT的有效性。例如，检查签名
是否正确；检查Token是否过期；检查Token的接收方是否是自己（可选）。
验证通过后后端使用JWT中包含的用户信息进行其他逻辑操作，
返回相应结果。
# 2.jwt优势
简洁(Compact): 可以通过URL，POST参数或者在HTTP header发送，
因为数据量小，传输速度也很快
自包含(Self-contained)：负载中包含了所有用户所需要的信息，
避免了多次查询数据库
因为Token是以JSON加密的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，特别适用于分布式微服务。
3.JWT的结构
# 1.令牌组成
- 1.标头(Header)
- 2.有效载荷(Payload)
- 3.签名(Signature)
- 因此，JWT通常如下所示:xxxxx.yyyyy.zzzzz Header.Payload.Signature
# 2.Header
- 标头通常由两部分组成：令牌的类型（即JWT）和所使用的签名算法，例如HMAC SHA256或RSA。它会使用 Base64 编码组成 JWT 结构的第一部分。
- 注意:Base64是一种编码，也就是说，它是可以被翻译回原来的样子来的。它并不是一种加密过程。
{
"alg": "HS256",
"typ": "JWT"
}
# 3.Payload
- 令牌的第二部分是有效负载，其中包含声明。声明是有关实体
- （通常是用户）和其他数据的声明。同样的，它会使用
Base64 编码组成 JWT 结构的第二部分
{
"sub": "1234567890",
"name": "John Doe",
"admin": true
}
# 4.Signature
- 前面两部分都是使用 Base64 进行编码的，即前端可以解开知
道里面的信息。Signature 需要使用编码后的 header 和 payload
以及我们提供的一个密钥，然后使用 header 中指定的签名算法
（HS256）进行签名。签名的作用是保证 JWT 没有被篡改过
- 如:
HMACSHA256(base64UrlEncode(header) + "." + base64UrlEncode(payload),secret);
# 签名目的
- 最后一步签名的过程，实际上是对头部以及负载内容进行签名，
防止内容被窜改。如果有人对头部以及负载的内容解码之后进行修
改，再进行编码，最后加上之前的签名组合形成新的JWT的话，
那么服务器端会判断出新的头部和负载形成的签名和JWT附带上
的签名是不一样的。如果要对新的头部和负载进行签名，在不知
道服务器加密时用的密钥的话，得出来的签名也是不一样的。
# 信息安全问题
- 在这里大家一定会问一个问题：Base64是一种编码，
是可逆的，那么我的信息不就被暴露了吗？
- 是的。所以，在JWT中，不应该在负载里面加入任何敏感的
数据。在上面的例子中，我们传输的是用户的User ID。这个值
实际上不是什么敏 感内容，一般情况下被知道也是安全的。但
是像密码这样的内容就不能被放在JWT中了。如果将用户的密
码放在了JWT中，那么怀有恶意的第 三方通过Base64解码就能
很快地知道你的密码了。因此JWT适合用于向Web应用传递一些
非敏感信息。JWT还经常用于设计用户认证和授权系 统，甚至
实现Web应用的单点登录。
4.JWT的使用
<!--引入jwt-->
<dependency>
<groupId>com.auth0</groupId>
<artifactId>java-jwt</artifactId>
<version>3.4.0</version>
</dependency>
生成Token
Calendar instance = Calendar.getInstance();
instance.add(Calendar.SECOND, 90);
//生成令牌
String token = JWT.create()
.withClaim("username", "张三")//设置自定义用户名
.withExpiresAt(instance.getTime())//设置过期时间
.sign(Algorithm.HMAC256("token!Q2W#E$RW"));//设置签名 保密 复杂
//输出令牌
System.out.println(token);
//生成结果
eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJhdWQiOlsicGhvbmUiLCIxNDMyMzIzNDEzNCJdLCJleHAiOjE1OTU3Mzk0NDIsInVzZXJuYW1lIjoi5byg5LiJIn0.aHmE3RNqvAjFr_dvyn_sD2VJ46P7EGiS5OBMO_TI5jg
解析Token
//根据令牌和签名解析数据
JWTVerifier jwtVerifier = JWT.require(Algorithm.HMAC256("token!Q2W#E$RW")).build();
DecodedJWT decodedJWT = jwtVerifier.verify(token);
System.out.println("用户名: " + decodedJWT.getClaim("username").asString()); 、// 存的是时候是什么类型，取得时候就是什么类型，否则取不到值。
System.out.println("过期时间: "+decodedJWT.getExpiresAt());
# 4.常见异常信息
SignatureVerificationException: 签名不一致异常
TokenExpiredException: 令牌过期异常
AlgorithmMismatchException: 算法不匹配异常
InvalidClaimException: 失效的payload异常
5.封装工具类
public class JWTUtils {
private static String TOKEN = "token!Q@W3e4r";
/**
* 生成token
* @param map //传入payload
* @return 返回token
*/
public static String getToken(Map<String,String> map){
JWTCreator.Builder builder = JWT.create();
map.forEach((k,v)->{
builder.withClaim(k,v);
});
Calendar instance = Calendar.getInstance();
instance.add(Calendar.SECOND,7);
builder.withExpiresAt(instance.getTime());
return builder.sign(Algorithm.HMAC256(TOKEN));
}
/**
* 验证token
* @param token
* @return
*/
public static void verify(String token){
JWT.require(Algorithm.HMAC256(TOKEN)).build().verify(token); // 如果验证通过，则不会把报错，否则会报错
}
/**
* 获取token中payload
* @param token
* @return
*/
public static DecodedJWT getToken(String token){
return JWT.require(Algorithm.HMAC256(TOKEN)).build().verify(token);
}
}
使用工具类,每个接口方法都需要调用
验证token代码冗余,不够灵活? 如何优化?使用拦截器进行优化
public class JWTInterceptor implements HandlerInterceptor{
@Override
public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {
String token = request.getHeader("token");
Map<String,Object> map = new HashMap<>();
try {
JWTUtils.verify(token);
return true;
} catch (TokenExpiredException e) {
map.put("state", false);
map.put("msg", "Token已经过期!!!");
} catch (SignatureVerificationException e){
map.put("state", false);
map.put("msg", "签名错误!!!");
} catch (AlgorithmMismatchException e){
map.put("state", false);
map.put("msg", "加密算法不匹配!!!");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
map.put("state", false);
map.put("msg", "无效token~~");
}
String json = new ObjectMapper().writeValueAsString(map);
response.setContentType("application/json;charset=UTF-8");
response.getWriter().println(json);
return false;
}
}
@Configuration
public class InterceptorConfig implements WebMvcConfigurer {
@Override
public void addInterceptors(InterceptorRegistry registry) {
registry.addInterceptor(new JwtTokenInterceptor()).
excludePathPatterns("/user/**") // 放行
.addPathPatterns("/**"); // 拦截除了"/user/**的所有请求路径
}
}