JWT出现的原因及工作原理

课程目标：

①.jwt出现的原因及工作原理
②.jwt工具类介绍，三种场景
③.jwt与vuex配合在SPA项目中的应用

 1.JWT是什么

json web token(JWT),它目前是最流行的跨域身份验证解决方案 。是一个标准，借助JSON格式数据作为WEB应用请求中的令牌，进行数据的自包含设计，实现各方安全的信息传输，在数据传输过程中还可以对数据进行加密，签名等相关处理。同时JWT也是目前最流行的跨域身份验证解决方案（其官方网址为：https://jwt.io/）。可以非常方便的在分布式系统中实现用户身份认证。

 jwt解决的问题及机制图解：

2.为什么使用JWT

JWT的精髓在于：“去中心化”，数据是保存在客户端的。不用访问数据库

3、JWT的工作原理

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

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

(传统开发对资源的访问限制利用session图解)

 4、JWT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)

①、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

②、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。

③、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    

吧

二、jwt使用

web.xml

        jwtFilter
        com.zking.vue.util.JwtFilter
   
   
        jwtFilter
        /*
   

将true改为false，开启 

JwtFilter 

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

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);
	// }
 
}

userAction

将下面代码取消注释

Map claims = new HashMap();
                claims.put("uname",user.getUname());
                claims.put("pwd", user.getPwd());
                String jwt = JwtUtils.createJwt(claims, JwtUtils.JWT_WEB_TTL);
                response.setHeader(JwtUtils.JWT_HEADER_KEY, jwt);
                jsonData = new JsonData(1, "登录成功", u);

package com.zking.vue.web;
 
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
 
import com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper;
import com.opensymphony.xwork2.ModelDriven;
import com.zking.base.web.BaseAction;
import com.zking.vue.biz.UserBiz;
import com.zking.vue.entity.User;
import com.zking.vue.util.JsonData;
import com.zking.vue.util.JwtUtils;
import com.zking.vue.util.PageBean;
import com.zking.vue.util.ResponseUtil;
import com.zking.vue.util.StringUtils;
 
public class UserAction extends BaseAction implements ModelDriven{
 
	private UserBiz userBiz;
	private User user = new User();
 
	public UserBiz getUserBiz() {
		return userBiz;
	}
 
	public void setUserBiz(UserBiz userBiz) {
		this.userBiz = userBiz;
	}
	 
	public String login() {
		ObjectMapper om = new ObjectMapper();
		JsonData jsonData = null;
		try {
			if(StringUtils.isBlank(user.getUname()) || StringUtils.isBlank(user.getPwd())) {
				jsonData = new JsonData(0, "用户或者密码为空", user);
			}else {
				User u = this.userBiz.login(user);
				Map claims = new HashMap();
				claims.put("uname",user.getUname());
				claims.put("pwd", user.getPwd());
				String jwt = JwtUtils.createJwt(claims, JwtUtils.JWT_WEB_TTL);
				response.setHeader(JwtUtils.JWT_HEADER_KEY, jwt);
				jsonData = new JsonData(1, "登录成功", u);
			}
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
			jsonData = new JsonData(0, "用户或者密码错误", user);
		}finally {
			try {
				ResponseUtil.write(response, om.writeValueAsString(jsonData));
			} catch (Exception e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
		
		return null;
	}
	
	public String getAsyncData() {
		ObjectMapper om = new ObjectMapper();
		try {
			Thread.sleep(6000);
			ResponseUtil.write(response, om.writeValueAsString("http://www.javaxl.com"));
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
		return null;
	}
 
	@Override
	public User getModel() {
		return user;
	}
}

界面不显示，报错403 

产生原因：

1、id被封，被拉入黑名单

2、没有登录凭证

 在spa01/src/api/http.js

// 响应拦截器
axios.interceptors.response.use(function(response) {
    debugger;
    var jwt = response.headers['jwt'];
    if(jwt){
        window.vm.$store.commit('setJwt',{jwt:jwt});
    }
    return response;
}, function(error) {
    return Promise.reject(error);
});

 将jwt的值放入vuex中

在src/store/state.js

Mutations.js

setJwt:(state,payload)=>{
    state.jwt=payload.jwt;
  },

/* 操作变量，相当于set方法 */
export default {
       /*    payload：官方给它还取了一个高大上的名字：载荷，其实就是一个保存要传递参数的容器 */
 setResturantName:(state, payload)=>{
  state.resturantName=payload.resturantName;
},
setJwt:(state,payload)=>{
    state.jwt=payload.jwt;
  },
doAjax: (context, payload) => {
  //需求：想在当前的文件中与后台服务器做数据交互
 let _this=payload._this;
  let url = _this.axios.urls.SYSTEM_MENU_TREE;
     _this.axios.post(url,{}).then((resp) => {
              console.log(resp);
              }).catch(function(error) {
              console.log(error)
            });

}
}

Getters.js

getJwt:(state)=>{
    return state.jwt;
  }

/* 操作变量，相当于get方法 */
export default{
getResturantName:(state)=>{
  return state.getResturantName;
},
getJwt:(state)=>{
    return state.jwt;

}
}

http.js

// 请求拦截器
axios.interceptors.request.use(function(config) {
    var jwt = window.vm.$store.getters.getJwt;
    config.headers['jwt'] = jwt;
    return config;
}, function(error) {
    return Promise.reject(error);
});

// 响应拦截器
axios.interceptors.response.use(function(response) {
    debugger;
    var jwt = response.headers['jwt'];
    if(jwt){
        window.vm.$store.commit('setJwt',{jwt:jwt});
    }
    return response;
}, function(error) {
    return Promise.reject(error);
});
 

 main.js (编写window.vm) 

登录后界面显示 

 三、三种场景(跟前端无关系)

1、JWT的数据结构：

        Jwt头：头部信息，一个字符串

        有效载荷：用户信息

        签名：密码本，密钥，加密的东西

 JwtUtils.java:

package com.zking.vue.util;
 
import java.util.Date;
import java.util.Map;
import java.util.UUID;
 
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
 
import org.apache.commons.codec.binary.Base64;
 
import io.jsonwebtoken.Claims;
import io.jsonwebtoken.JwtBuilder;
import io.jsonwebtoken.Jwts;
import io.jsonwebtoken.SignatureAlgorithm;
 
/**
 * JWT验证过滤器：配置顺序 CorsFilte->JwtUtilsr-->StrutsPrepareAndExecuteFilter
 *
 */
public class JwtUtils {
	/**
	 * JWT_WEB_TTL：WEBAPP应用中token的有效时间,默认30分钟
	 */
	public static final long JWT_WEB_TTL = 30 * 60 * 1000;
 
	/**
	 * 将jwt令牌保存到header中的key
	 */
	public static final String JWT_HEADER_KEY = "jwt";
 
	// 指定签名的时候使用的签名算法，也就是header那部分，jjwt已经将这部分内容封装好了。
	private static final SignatureAlgorithm SIGNATURE_ALGORITHM = SignatureAlgorithm.HS256;
	private static final String JWT_SECRET = "f356cdce935c42328ad2001d7e9552a3";// JWT密匙
	private static final SecretKey JWT_KEY;// 使用JWT密匙生成的加密key
 
	static {
		byte[] encodedKey = Base64.decodeBase64(JWT_SECRET);
		JWT_KEY = new SecretKeySpec(encodedKey, 0, encodedKey.length, "AES");
	}
 
	private JwtUtils() {
	}
 
	/**
	 * 解密jwt，获得所有声明(包括标准和私有声明)
	 * 
	 * @param jwt
	 * @return
	 * @throws Exception
	 */
	//把看不懂的字符串变成用户信息
	public static Claims parseJwt(String jwt) {
		Claims claims = Jwts.parser().setSigningKey(JWT_KEY).parseClaimsJws(jwt).getBody();
		return claims;
	}
 
	/**
	 * 创建JWT令牌，签发时间为当前时间
	 * 
	 * @param claims
	 *            创建payload的私有声明（根据特定的业务需要添加，如果要拿这个做验证，一般是需要和jwt的接收方提前沟通好验证方式的）
	 * @param ttlMillis
	 *            JWT的有效时间(单位毫秒)，当前时间+有效时间=过期时间
	 * @return jwt令牌
	 */
	//把用户信息变成看不懂得子符串
	public static String createJwt(Map claims, long ttlMillis) {
		// 生成JWT的时间，即签发时间
		long nowMillis = System.currentTimeMillis();
 
		// 下面就是在为payload添加各种标准声明和私有声明了
		// 这里其实就是new一个JwtBuilder，设置jwt的body
		JwtBuilder builder = Jwts.builder()
				// 如果有私有声明，一定要先设置这个自己创建的私有的声明，这个是给builder的claim赋值，一旦写在标准的声明赋值之后，就是覆盖了那些标准的声明的
				.setClaims(claims)
				// 设置jti(JWT ID)：是JWT的唯一标识，根据业务需要，这个可以设置为一个不重复的值，主要用来作为一次性token,从而回避重放攻击。
				// 可以在未登陆前作为身份标识使用
				.setId(UUID.randomUUID().toString().replace("-", ""))
				// iss(Issuser)签发者，写死
				// .setIssuer("zking")
				// iat: jwt的签发时间
				.setIssuedAt(new Date(nowMillis))
				// 代表这个JWT的主体，即它的所有人，这个是一个json格式的字符串，可放数据{"uid":"zs"}。此处没放
				// .setSubject("{}")
				// 设置签名使用的签名算法和签名使用的秘钥
				.signWith(SIGNATURE_ALGORITHM, JWT_KEY)
				// 设置JWT的过期时间
				.setExpiration(new Date(nowMillis + ttlMillis));
 
		return builder.compact();
	}
 
	/**
	 * 复制jwt，并重新设置签发时间(为当前时间)和失效时间
	 * 
	 * @param jwt
	 *            被复制的jwt令牌
	 * @param ttlMillis
	 *            jwt的有效时间(单位毫秒)，当前时间+有效时间=过期时间
	 * @return
	 */
	public static String copyJwt(String jwt, Long ttlMillis) {
		Claims claims = parseJwt(jwt);
 
		// 生成JWT的时间，即签发时间
		long nowMillis = System.currentTimeMillis();
 
		// 下面就是在为payload添加各种标准声明和私有声明了
		// 这里其实就是new一个JwtBuilder，设置jwt的body
		JwtBuilder builder = Jwts.builder()
				// 如果有私有声明，一定要先设置这个自己创建的私有的声明，这个是给builder的claim赋值，一旦写在标准的声明赋值之后，就是覆盖了那些标准的声明的
				.setClaims(claims)
				// 设置jti(JWT ID)：是JWT的唯一标识，根据业务需要，这个可以设置为一个不重复的值，主要用来作为一次性token,从而回避重放攻击。
				// 可以在未登陆前作为身份标识使用
				//.setId(UUID.randomUUID().toString().replace("-", ""))
				// iss(Issuser)签发者，写死
				// .setIssuer("zking")
				// iat: jwt的签发时间
				.setIssuedAt(new Date(nowMillis))
				// 代表这个JWT的主体，即它的所有人，这个是一个json格式的字符串，可放数据{"uid":"zs"}。此处没放
				// .setSubject("{}")
				// 设置签名使用的签名算法和签名使用的秘钥
				.signWith(SIGNATURE_ALGORITHM, JWT_KEY)
				// 设置JWT的过期时间
				.setExpiration(new Date(nowMillis + ttlMillis));
		return builder.compact();
	}
}

 2、三种场景

JwtDemo.java：

package com.zking.vue.test;
 
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
 
import org.junit.Test;
 
import com.zking.vue.util.JwtUtils;
 
import io.jsonwebtoken.Claims;
 
public class JwtDemo {
 
	private SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS");
 
	@Test
	public void test1() {// 生成JWT
		Map claims = new HashMap();
		claims.put("username", "zss");
		claims.put("age", 18);
 
		String jwt = JwtUtils.createJwt(claims, JwtUtils.JWT_WEB_TTL);
		System.out.println(jwt);
 
		Claims parseJwt = JwtUtils.parseJwt(jwt);
		for (Map.Entry entry : parseJwt.entrySet()) {
			System.out.println(entry.getKey() + "=" + entry.getValue());
		}
		Date d1 = parseJwt.getIssuedAt();
		Date d2 = parseJwt.getExpiration();
		System.out.println("令牌签发时间：" + sdf.format(d1));
		System.out.println("令牌过期时间：" + sdf.format(d2));
	}
 
	@Test
	public void test2() {// 解析oldJwt
//		String oldJwt = "eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJleHAiOjE1NjI5MDMzNjAsImlhdCI6MTU2MjkwMTU2MCwiYWdlIjoxOCwianRpIjoiZDVjMzE4Njg0MDcyNDgyZDg1MDE5ODVmMDY3OGQ4NjkiLCJ1c2VybmFtZSI6InpzcyJ9.XDDDRRq5jYq5EdEBHtPm7GcuBz4S0VhDTS1amRCdf48";
		String oldJwt = "eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJleHAiOjE2MzcxMzkxMDUsImlhdCI6MTYzNzEzNzMwNSwiYWdlIjoxOCwianRpIjoiYjRkYmNkYjNhMDhmNDFjZGFhMzk4NGU1YWU4NGRiYTkiLCJ1c2VybmFtZSI6InpzcyJ9.XuzZJo0BH_hJjV1-muAcL00uaRSLiCuNPs4f-0a8nfU";
		Claims parseJwt = JwtUtils.parseJwt(oldJwt);
		for (Map.Entry entry : parseJwt.entrySet()) {
			System.out.println(entry.getKey() + "=" + entry.getValue());
		}
		Date d1 = parseJwt.getIssuedAt();
		Date d2 = parseJwt.getExpiration();
		System.out.println("令牌签发时间：" + sdf.format(d1));
		System.out.println("令牌过期时间：" + sdf.format(d2));
	}
 
	@Test
	public void test3() {// 复制jwt，并延时30秒
		String oldJwt = "eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJleHAiOjE1NjI5MDMzNjAsImlhdCI6MTU2MjkwMTU2MCwiYWdlIjoxOCwianRpIjoiZDVjMzE4Njg0MDcyNDgyZDg1MDE5ODVmMDY3OGQ4NjkiLCJ1c2VybmFtZSI6InpzcyJ9.XDDDRRq5jYq5EdEBHtPm7GcuBz4S0VhDTS1amRCdf48";
		String jwt = JwtUtils.copyJwt(oldJwt, JwtUtils.JWT_WEB_TTL);
		Claims parseJwt = JwtUtils.parseJwt(jwt);
		for (Map.Entry entry : parseJwt.entrySet()) {
			System.out.println(entry.getKey() + "=" + entry.getValue());
		}
		Date d1 = parseJwt.getIssuedAt();
		Date d2 = parseJwt.getExpiration();
		System.out.println("令牌签发时间：" + sdf.format(d1));
		System.out.println("令牌过期时间：" + sdf.format(d2));
	}
 
	@Test
	public void test4() {// 测试JWT的有效时间
		Map claims = new HashMap();
		claims.put("username", "zss");
		String jwt = JwtUtils.createJwt(claims, 3 * 1000L);
		System.out.println(jwt);
		Claims parseJwt = JwtUtils.parseJwt(jwt);
		Date d1 = parseJwt.getIssuedAt();
		Date d2 = parseJwt.getExpiration();
		System.out.println("令牌签发时间：" + sdf.format(d1));
		System.out.println("令牌过期时间：" + sdf.format(d2));
	}
 
	@Test
	public void test5() {// 三秒后再解析上面过期时间只有三秒的令牌，因为过期则会报错io.jsonwebtoken.ExpiredJwtException
		String oldJwt = "eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJleHAiOjE1NjI4NTMzMzAsImlhdCI6MTU2Mjg1MzMyNywidXNlcm5hbWUiOiJ6c3MifQ.e098Vj9KBlZfC12QSDhI5lUGRLbNwb27lrYYSL6JwrQ";
		Claims parseJwt = JwtUtils.parseJwt(oldJwt);
		// 过期后解析就报错了，下面代码根本不会执行
		Date d1 = parseJwt.getIssuedAt();
		Date d2 = parseJwt.getExpiration();
		System.out.println("令牌签发时间：" + sdf.format(d1));
		System.out.println("令牌过期时间：" + sdf.format(d2));
	}
}

①、如何通过jwt的工具类去生成令牌以及解析令牌

用户信息都获得了，签发过期时间都出现了

②jwt令牌过期场景

以下错误就是令牌过期：

 ③、延续令牌的存活时间

令牌过期时间为30分钟，假如一直在使用，30分钟后就要过期（不合理），

因此，需要设置最后使用时间为签发时间，再过30分钟为过期时间

解决方法：copy  jwt令牌，从新设置签发过期时间

 

 结束啦~~~