JWT的介绍与使用

JWT学习

JWT是什么

JWT简称JSON Web Token,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。

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。

jwt优势

  • 输出是三个由点分隔的Base64-URL字符串,可以在HTML和HTTP环境中轻松传递这些字符串,与基于XML的标准(例如SAML)相比,它更紧凑
  • 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

JWT的结构是什么

token string ====> header.payload.singnature token

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

1.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是一种可读性算法,不是加密算法,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"
}

2.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
}

3.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);

4.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。

5.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。

使用步骤

1.引入依赖

<dependency>
    <groupId>com.auth0</groupId>
    <artifactId>java-jwt</artifactId>
    <version>3.4.0</version>
</dependency>

2.JwtUtils工具类

import com.auth0.jwt.JWT;
import com.auth0.jwt.JWTCreator;
import com.auth0.jwt.algorithms.Algorithm;
import com.auth0.jwt.exceptions.AlgorithmMismatchException;
import com.auth0.jwt.exceptions.InvalidClaimException;
import com.auth0.jwt.exceptions.SignatureVerificationException;
import com.auth0.jwt.exceptions.TokenExpiredException;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;

import java.util.Date;
import java.util.HashMap;


/**
 * @author abu
 * @date 2021/8/22 22:07
 * @Description:
 */
public class JwtUtils {

    private static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(JwtUtils.class);

    private static final String SECRET = "23&(^$j478-//*3.";

    /**
     * 生成token
     *
     * @param payloadMap    载荷
     * @param expireMinutes 过期时间分钟
     * @return
     */
    public static String generateToken(HashMap<String, String> payloadMap, Long expireMinutes) {
        JWTCreator.Builder builder = JWT.create();
//        载荷
        payloadMap.forEach(builder::withClaim);
//        过期时间
        expireMinutes = System.currentTimeMillis() + expireMinutes * 60 * 1000;
        builder.withExpiresAt(new Date(expireMinutes));

//        签名(加密)
        return builder.sign(Algorithm.HMAC256(SECRET));
    }

    /**
     * 校验token
     *
     * @param token
     * @return
     */
    public static Boolean verifyToken(String token) {
        try {
            JWT.require(Algorithm.HMAC256(SECRET)).build().verify(token);
        } catch (TokenExpiredException | InvalidClaimException | AlgorithmMismatchException | SignatureVerificationException e) {
            logger.info("token校验失败:{}", e.getMessage());
            logger.error("token校验失败:{}", e.getMessage());
            return false;
        }
        return true;
    }

    /**
     * 获取token中载荷内容
     *
     * @param key
     * @return
     */
    public static String getTokenInnerValue(String token, String key) {
        return JWT.decode(token).getClaim(key).asString();
    }

}

JWT的介绍与使用

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