JSON Web Token(JWT)是目前最流行的跨域身份验证解决方案。通过客户端保存数据,而服务器根本不保存会话数据,每个请求都被发送回服务器。 JWT是这种解决方案的代表。
一、跨域身份验证
1、Internet服务无法与用户身份验证分开。一般过程如下:
(1)用户向服务器发送用户名和密码。
(2)验证服务器后,相关数据(如用户角色,登录时间等)将保存在当前会话中。
(3)服务器向用户返回session_id,session信息都会写入到用户的Cookie。
(4)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。
(5)服务器收到session_id并对比之前保存的数据,确认用户的身份。
2、此模式存在的问题
这种模式最大的问题是,没有分布式架构,无法支持横向扩展。如果使用一个服务器,该模式完全没有问题。
但是,如果它是服务器群集或面向服务的跨域体系结构的话,则需要一个统一的session数据库库来保存会话数据实现共享,这样负载均衡下的每个服务器才可以正确的验证用户身份。
在分布式的情况下,jwt令牌的这种解决方案是比较优雅的,只是通过客户端保存数据,而服务器根本不保存会话数据,每个请求都被发送回服务器,jwt验证模式流程图如下:
注意:图片来源网络
二、jwt详解
(注意:jwt详解的内容来自 https://baijiahao.baidu.com/s?id=1608021814182894637&wfr=spider&for=pc 什么鬼,我怎么会引用百家号的内容!!!)
1、jwt的原则
JWT的原则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,之后,当用户与服务器通信时,客户在请求中发回JSON对象。服务器仅依赖于这个JSON对象来标识用户。为了防止用户篡改数据,服务器将在生成对象时添加签名(有关详细信息,请参阅下文)。服务器不保存任何会话数据,即服务器变为无状态,使其更容易扩展
2、jwt的数据结构
一个jwt的由三部分构成,此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。注意JWT对象为一个长字串,各字串之间也没有换行符,此处为了演示需要,我们特意分行并用不同颜色表示了。每一个子串表示了一个功能块,总共有以下三个部分:
jwt的三个部分如下。jwt头、有效载荷和签名,将它们写成一行,如下:
注意:图片来源于网络
(1)jwt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。
(2)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。
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,如下例:
{"sub": "1234567890","name": "chongchong","admin": true}
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。
(3)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(payload), secret)
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。
(4)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,很简单把。
三、jwt在小程序API中使用
1、整体流程梳理
(1)我们用code码(用户的account账户)通过调用微信开放的接口,获取到一个唯一的openid
(2)分为两种情况:(首先是通过openid查询user表)
用户第一次使用(相当于注册):我们将openid写入到user表中
用户第二次或者多次使用之后(相当于登录):得到userId
(3)userId写入到jwt令牌中
(4)将jwt令牌返回给小程序
2、实际代码实现
注意:生成jwt的时候,可供选择的库有多个,例如:jjwt,auth0 (详情见:https://jwt.io/)
(1)安装auth0的依赖(版本随意,bug自处理)
1 <dependency> 2 <groupId>com.auth0</groupId> 3 <artifactId>java-jwt</artifactId> 4 <version>3.8.3</version> 5 </dependency>
(2)生成令牌(这里只看一下生成jwt令牌的方法)
1 @Component 2 public class JwtToken { 3 4 private static String jwtKey; 5 6 private static Integer expiredTimeIn; 7 8 private static Integer defaultScope = 8; 9 10 @Value("${missyou.security.jwt-key}") 11 public void setJwtKey(String jwtKey) { 12 JwtToken.jwtKey = jwtKey; 13 } 14 15 @Value("${missyou.security.token-expired-in}") 16 public void setExpiredTimeIn(Integer expiredTimeIn) { 17 JwtToken.expiredTimeIn = expiredTimeIn; 18 } 19 20 /** 21 * 生成token 主方法(适用于有分级权限的) 22 * 23 * @param uid 用户id 24 * @param scope 权限分级的数字 25 * @return 26 */ 27 public static String makenToken(Long uid, Integer scope) { 28 return JwtToken.getToken(uid, scope); 29 } 30 31 /** 32 * 生成token方法 (适用于没有分级权限的) 33 * 34 * @param uid 用户id 35 * @return 36 */ 37 public static String makeToken(Long uid) { 38 return JwtToken.getToken(uid, JwtToken.defaultScope); 39 } 40 41 /** 42 * 真正生成token的方法 43 * 44 * @param uid 45 * @param scope 46 * @return 47 */ 48 private static String getToken(Long uid, Integer scope) { 49 50 // 需要传入一个secret 随机字符串 这个写到配置文件中,从配置文件中读取,方便更改 51 Algorithm algorithm = Algorithm.HMAC256(JwtToken.jwtKey); 52 53 // 计算过期时间以及令牌签发的当前时间 54 Map<String, Date> map = JwtToken.calculateExpiredIssues(); 55 56 // 过期时间是传入Date类型,需要我们自己来转换成一个过期时间 57 // 例如 12:00 10s后过期,我们需要得到 12:00:10 这个过期时间 58 String token = JWT.create() 59 .withClaim("uid", uid) 60 .withClaim("scope", scope) 61 .withExpiresAt(map.get("expiredTime")) 62 .withIssuedAt(map.get("now")) //令牌的签发时间 63 .sign(algorithm); 64 return token; 65 } 66 67 /** 68 * 计算过期时间以及当前的时间 69 * 70 * @return 71 */ 72 private static Map<String, Date> calculateExpiredIssues() { 73 Map<String, Date> map = new HashMap<>(); 74 Calendar calendar = Calendar.getInstance(); 75 Date now = calendar.getTime(); 76 calendar.add(Calendar.SECOND, JwtToken.expiredTimeIn); 77 map.put("now", now); 78 map.put("expiredTime", calendar.getTime()); 79 return map; 80 } 81 }
注意:方法基本上就是这样子,jwt令牌的create()方法可以加入多个参数的,你自己自定义的!还有那个setter方法注入的是可以值得思考学习一下的!
(3)后续
至于如何和微信小程序进行交互,接口如何设计,就不贴出来了,自己思考一下吧!
内容出处:七月老师《从Java后端到全栈》视频课程