1、JWT认识
1.1 什么是JWT ?
JWT是JSON Web Token的缩写,即JSON Web令牌,是一种自包含令牌。
1.2 透明令牌与自包含令牌
2、JWT起飞
2.1 JWT的用处
1、多web服务器下实现无状态分布式身份验证。
2、JWT 最重要的作用就是对 token信息的防伪。
2.2 JWT的原理
一个JWT由三个部分组成:JWT头、有效载荷、签名哈希,最后由这三者组合进行base64编码得到JWT。
2.3 JWT的结构
从图中可以看到,JWT为一个很长的字符串,一共是三段。
分别是头、有效载荷、签名哈希。
2.3.1 JWT头
JWT头部分是一个描述JWT元数据的JSON对象,如下所示。
{
"alg":"HS256",
"typ":"JWT"
}
其中,
- alg表示签名使用的算法,默认为 HMAC SHA256 ,简称HS256;
- typ表示令牌类型,JWT令牌统一写为JWT;
最后,使用Base64Url将上述对象转换为字符串保存。
Base64Url算法
JWT头和有效载荷序列化的算法都用到了Base64URL。该算法和常⻅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。
注意:base64编码,并不是加密,只是把明文信息变成了不可⻅的字符串。但是其实只要用一些工具就可以把base64编码解成明文,所以不要在JWT中放入涉及私密的信息。
2.3.2 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。
sub: 主题
iss: jwt签发者
aud: 接收jwt的一方
iat: jwt的签发时间
exp:jwt的过期时间,这个过期时间必须要大于签发时间
nbf: 定义在什么时间之前,该jwt都是不可用的.
jti:jwt的唯一身份标识,主要用来作为一次性token,从而回避重放攻击
除以上默认字段外,我们还可以自定义私有字段,如下例:
{
"userName":"Java3q",
"age":"x",
"address":"xxx"
}
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。
2.3.3 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,需要指定一个密钥(secret)。该密钥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)根据以下原理生成签名。
HMACSHA256(base64UrlEncode(header) +"."+base64UrlEncode(claims), secret)
代码中的签名原理实现逻辑如下:
@Override
public JwtBuilder signWith(SignatureAlgorithm alg, String base64EncodedSecretKey) {
Assert.hasText(base64EncodedSecretKey, "base64-encoded secret key cannot be null or empty.");
Assert.isTrue(alg.isHmac(), "Base64-encoded key bytes may only be specified for HMAC signatures. If using RSA or Elliptic Curve, use the signWith(SignatureAlgorithm, Key) method instead.");
byte[] bytes = TextCodec.BASE64.decode(base64EncodedSecretKey);
return signWith(alg, bytes);
}
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。
3、JWT落地
3.1 JWT的用法
客户端接收服务器返回的JWT,将其存储在Cookie或localStorage中。此后,客户端将在与服务器交互中都会带JWT。如果将它存储在Cookie中,就可以自动发送,但是不会跨域,因此一般是将它放入HTTP请求的Header Authorization字段中。当跨域时,也可以将JWT放置于POST请求的数据主体中。
3.2 JWT的实践
3.2.1 创建工程
新建maven工程,引入下面依赖包
<dependencies>
<dependency>
<groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
<artifactId>jjwt</artifactId>
<version>0.7.0</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>junit</groupId>
<artifactId>junit</artifactId>
<version>4.12</version>
</dependency>
</dependencies>
直接在单元测试包中写下面两个就行,也方便测试。
3.2.2 生成token(含截图)
/**
* Java3q
*/
public class JwtGeneToken {
private static long tokenExpiration = 24*60*60*1000; //毫秒
private static String tokenSignKey = "Java3qTest";//密钥
/**
* 生成token
*/
@Test
public void testCreateToken() {
String token = Jwts.builder()
.setHeaderParam("typ","JWT")
.setHeaderParam("alg","HS256")
.setSubject("Java3q_jwt")
.setIssuer("Java3q")
.setAudience("Java3q_fence")
.setIssuedAt(new Date())
.setExpiration(new Date(System.currentTimeMillis() + tokenExpiration))
.setNotBefore(new Date(System.currentTimeMillis() + 20))
.setId(UUID.randomUUID().toString())
.claim("userName","java3q")
.claim("age",1)
.signWith(SignatureAlgorithm.HS256,tokenSignKey)
.compact();//toString
System.out.println("生成的token为:"+token);
}
}
3.2.3 解析token(含截图)
/**
* Java3q
*/
public class JwtParseToken {
private static long tokenExpiration = 24*60*60*1000; //毫秒
private static String tokenSignKey = "Java3qTest";//密钥
/*
解析token
*/
@Test
public void testGetUserInfo() {
String token = "eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJzdWIiOiJKYXZhM3Ffand0IiwiaXNzIjoiSmF2YTNxIiwiYXVkIjoiSmF2YTNxX2ZlbmNlIiwiaWF0IjoxNjU4NTYwOTY4LCJleHAiOjE2NTg2NDczNjgsIm5iZiI6MTY1ODU2MDk2OCwianRpIjoiZDU0YjQ2YzMtMThhNy00NTQxLWIxODAtMmQzODhlYjYwZTAxIiwidXNlck5hbWUiOiJqYXZhM3EiLCJhZ2UiOjF9.V1o1rGBlmRZhfRXHp7Hment7yQeCuDRWPa8EUN7huNo";
Jws<Claims> claimsJws = Jwts.parser().setSigningKey(tokenSignKey).parseClaimsJws(token);
String typ = (String)claimsJws.getHeader().get("typ");
String alg = (String)claimsJws.getHeader().get("alg");
System.out.println("typ:"+typ);
System.out.println("alg:"+alg);
//获取默认载荷数据
Claims claims = claimsJws.getBody();
String subject = claims.getSubject();
String issuer = claims.getIssuer();
String audience = claims.getAudience();
Date issuedAt = claims.getIssuedAt();
Date expiration = claims.getExpiration();
Date notBefore = claims.getNotBefore();
String id = claims.getId();
System.out.println(subject+" "+issuer+" "+audience+" "+issuedAt+" "+expiration+" "+notBefore+" "+id);
//获取自定义载荷数据
String userName = (String)claims.get("userName");
Integer age = (Integer)claims.get("age");
System.out.println("userName:"+userName);
System.out.println("age:"+age);
}
}
4、JWT展望
1、JWT默认不加密,但可以加密。生成原始令牌后,可以使用该令牌再次对其进行加密。
2、当JWT未加密时,一些私密数据无法通过JWT传输。
3、JWT不仅可用于认证,还可用于信息交换。善用JWT有助于减少服务器请求数据库的次数。
4、JWT的最大缺点是服务器不保存会话状态,所以在使用期间不可能取消令牌或更改令牌的权限。也就是说,一旦JWT签发,在有效期内将会一直有效。
5、JWT本身包含认证信息,因此一旦信息泄露,任何人都可以获得令牌的所有权限。为了减少盗用,JWT的有效期不宜设置太长。对于某些重要操作,用户在使用时应该每次都进行身份验证。
6、为了减少盗用和窃取,JWT不建议使用HTTP协议来传输代码,而是使用加密的HTTPS协议进行传输。