JWT学习与使用

1. 什么是JWT？

JSON Web Token (JWT)是⼀个开放标准(RFC 7519)，它定义了⼀种紧凑的、⾃包含的⽅式，⽤于
作为JSON对象在各⽅之间安全地传输信息。该信息可以被验证和信任，因为它是数字签名的。

1.1 什么时候应该⽤JWT？

• Authorization (授权) : 这是使⽤JWT的最常⻅场景。⼀旦⽤⼾登录，后续每个请求都将包含
  JWT，允许⽤⼾访问该令牌允许的路由、服务和资源。单点登录是现在⼴泛使⽤的JWT的⼀个特
  性，因为它的开销很⼩，并且可以轻松地跨域使⽤。

• Information Exchange (信息交换) : 对于安全的在各⽅之间传输信息⽽⾔，JSON Web Tokens⽆
  疑是⼀种很好的⽅式。因为JWT可以被签名，例如，⽤公钥/私钥对，你可以确定发送⼈就是它们
  所说的那个⼈。另外，由于签名是使⽤头和有效负载计算的，您还可以验证内容没有被篡改。

1.2. 认证流程

1.后端核对⽤⼾名和密码成功后，将⽤⼾的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11. zzz. xxx的字符
串。token head.payload.signature
2.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。
3. 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)
4. 后端检查是否存在，如存在验证JWT的有效性。
◦ 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)
5. 验证通过后后端使⽤JWT中包含的⽤⼾信息进⾏其他逻辑操作，返回相应结果。

1.3 JWT优势在哪?

1. 简洁(Compact): 可以通过URL，POST参数或者在HTTP header发送，数据量⼩，传输速度快
2. ⾃包含(Self-contained):负载中包含了所有⽤⼾所需要的信息，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⼾端的，所以JWT是跨语⾔的，原则上任何web形式都
   ⽀持。
3. 不需要在服务端保存会话信息，特别适⽤于分布式微服务。
   1.4 JWT具体包含信息
4. 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"
}

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(通常是⽤⼾)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" : "HS256"
"name" : "yjiewei"
"admin" : "true"
}

3. Signature
   header和payload都是结果Base64编码过的，中间⽤.隔开，第三部分就是前⾯两部分合起来做签
   名，密钥绝对⾃⼰保管好，签名值同样做Base64编码拼接在JWT后⾯。（签名并编码）

 HMACSHA256 (base64Ur1Encode(header) + "." + base64Ur1Encode(payload) , secret);

2.整合pom进行系统测试

<dependencies>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>
<!--引⼊mybatis-->
<dependency>
<groupId>org.mybatis.spring.boot</groupId>
<artifactId>mybatis-spring-boot-starter</artifactId>
<version>2.1.0</version>
</dependency>
<!--引⼊jwt-->
<dependency>
<groupId>com.auth0</groupId>
<artifactId>java-jwt</artifactId>
<version>3.10.3</version>
</dependency>
<!--引⼊mysql-->
<dependency>
<groupId>mysql</groupId>
<artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
<version>8.0.16</version>
</dependency>
<!--引⼊druid-->
<dependency>
<groupId>com.alibaba</groupId>
<artifactId>druid</artifactId>
<version>1.2.0</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.projectlombok</groupId>
<artifactId>lombok</artifactId>
<optional>true</optional>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
<scope>test</scope>
</dependency>
</dependencies>

2.2 测试JWT加密过程

public class Jwt {
    
/** * 获取JWT令牌 */
@Test
public void getToken() {
    
Map<String, Object> map = new HashMap<>();
Calendar instance = Calendar.getInstance();
instance.add(Calendar.SECOND, 2000)
/** * header可以不写有默认值 * payload 通常⽤来存放⽤⼾信息 * signature 是前两个合起来的签名值 */
String token = JWT.create().withHeader(map) //header
.withClaim("userId", 21)//payload
.withClaim("username", "yjiewei")//payload
.withExpiresAt(instance.getTime())//指定令牌的过期时间
.sign(Algorithm.HMAC256("!RHO4$%*^fi$R")); //签名，密钥⾃⼰记住
System.out.println(token);
}
/** * 令牌验证:根据令牌和签名解析数据 * 常⻅异常： * 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 */
@Test
public void tokenVerify() {
    
// token值传⼊做验证
String token =
"eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJleHAiOjE2MjkyMDg0NjgsInVzZXJJZCI6MjEsIn
VzZXJuYW1lIjoieWppZXdlaSJ9.e4auZWkykZ2Hu8Q20toaks-4e62gerPlDEPHvhunCnQ";
/** * ⽤⼾Id：21 * ⽤⼾名：yjiewei * 过期时间：Tue Aug 17 21:54:28 CST 2021 */
JWTVerifier jwtVerifier =
JWT.require(Algorithm.HMAC256("!RHO4$%*^fi$R")).build();
DecodedJWT decodedJWT = jwtVerifier.verify(token); // 验证并获取解码后的
token
System.out.println("⽤⼾Id：" + decodedJWT.getClaim("userId").asInt());
System.out.println("⽤⼾名：" +
decodedJWT.getClaim("username").asString());
System.

3. 封装⼯具类
   Java就是封装抽象封装抽象…所以这⾥也封装⼀个⼯具类。

public class JWTUtil {
    
/** * 密钥要⾃⼰保管好 */
private static String SECRET = "privatekey#^&^%!save";
/** * 传⼊payload信息获取token * @param map payload * @return token */
public static String getToken(Map<String, String> map) {
    
JWTCreator.Builder builder = JWT.create();
//payload
map.forEach(builder::withClaim);
Calendar instance = Calendar.getInstance();
instance.add(Calendar.DATE, 3); //默认3天过期
builder.withExpiresAt(instance.getTime());//指定令牌的过期时间
return builder.sign(Algorithm.HMAC256(SECRET));
}
/** * 验证token */
public static DecodedJWT verify(String token) {
    
//如果有任何验证异常，此处都会抛出异常
return JWT.require(Algorithm.HMAC256(SECRET)).build().verify(token);
}
/** * 获取token中的payload */
public static Map<String, Claim> getPayloadFromToken(String token) {
    
return
JWT.require(Algorithm.HMAC256(SECRET)).build().verify(token).getClaims();
}
}

4. JWT 整合SpringBoot
   我们要对每个请求都去验证实现单点登录，通过拦截器拦截请求对JWT做验证。
   4.1 登录并获取token
   
   4.2 在请求头中添加token

4.3 将冗余代码放入拦截器中使用

// 拦截器
@Slf4j
public class JWTInterceptor implements HandlerInterceptor {
    
@Override
public boolean preHandle(HttpServletRequest request,
HttpServletResponse response,
Object handler) throws Exception {
    
//获取请求头中的令牌
String token = request.getHeader("token");
log.info("当前token为：{}", token);
Map<String, Object> map = new HashMap<>();
try {
    
JWTUtil.verify(token);
return true;
} catch (SignatureVerificationException e) {
    
e.printStackTrace();
map.put("msg", "签名不⼀致");
} catch (TokenExpiredException e) {
    
e.printStackTrace();
map.put("msg", "令牌过期");
} catch (AlgorithmMismatchException e) {
    
e.printStackTrace();
map.put("msg", "算法不匹配");
} catch (InvalidClaimException e) {
    
e.printStackTrace();
map.put("msg", "失效的payload");
} catch (Exception e) {
    
e.printStackTrace();
map.put("msg", "token⽆效");
}
map.put("status", false);
//响应到前台: 将map转为json
String json = new ObjectMapper().writeValueAsString(map);
response.setContentType("application/json;charset=UTF-8");
response.getWriter().println(json);
return false;
}
}

// 指定拦截路径
@Configuration
public class InterceptorConfig implements WebMvcConfigurer {
    
@Override
public void addInterceptors(InterceptorRegistry registry) {
    
registry.addInterceptor(new JWTInterceptor())
.addPathPatterns("/user/test")
.excludePathPatterns("/user/login");
}
}

// 拦截请求并验证请求头中的token
@PostMapping("/user/test")
public Map<String, Object> test(HttpServletRequest request) {
    
String token = request.getHeader("token");
DecodedJWT verify = JWTUtil.verify(token);
String id = verify.getClaim("id").asString(); // 我前⾯存的时候转字符串了
String name = verify.getClaim("name").asString();
log.info("⽤⼾id：{}", id);
log.info("⽤⼾名: {}", name);
//TODO:业务逻辑
Map<String, Object> map = new HashMap<>();
map.put("status", true);
map.put("msg", "请求成功");
return map;
}