Java JWT实现跨域身份验证方法详解

1、JWT简介

JWT(JSON Web Token)是目前流行的跨域认证解决方案，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。

2、JWT的结构

JWT是由头部(header)、载荷(payload)、签证(signature)三段信息构成的，将三段信息文本用"."连接在一起就构成了JWT字符串。

例如：

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.

eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiaWF0IjoxNTE2MjM5MDIyfQ.

SflKxwRJSMeKKF2QT4fwpMeJf36POk6yJV_adQssw5c

使用在线校验工具(https://jwt.io/)将上述Token进行解码就可以看到数据，如下图所示

2.1 头部(header)

JWT的头部承载两部分信息：

(1)声明类型：这里主要是JWT。

(2)声明加密算法：通常直接使用HMAC SHA256。

例如：

{
  "alg": "HS256",
  "typ": "JWT"
}

alg属性表示签名所使用的算法；

JWT签名默认的算法为HMAC SHA256;

alg属性值HS256就是HMAC SHA256算法；

type属性表示令牌类型，这里是JWT。

2.2 载荷(payload)

载荷是JWT的主体，同样也是一个JSON对象。载荷包含三个部分：

(1)标准中的声明(Registered Claims):一组预定义的声明，不是强制的，但是推荐。

• iss(issuer)：JWT签发者
• sub(subject):JWT索所面向的用户
• aud(audience):接收JWT的一方
• exp(expiration):JWT的过期时间，必须要大于签发时间。
• nbf(not before):定义了再什么时间之前该JWT都是不可用的。
• iat(issued at):JWT的发布时间，UNIX时间戳。
• jti(JWT ID):JWT的唯一ID编号。

(2)公共的声明：可以添加任意信息，一般添加用户的相关信息或其他业务需要的必要信息，但不建议添加敏感信息。

(3)私有的声明：提供者和消费者所共同定义的声明，一般不建议存放敏感信息。

2.3 签证(signature)

JWT的第三部分是一个签证信息，由三部分组成：header(base64后的)、payload(base64后的)、secret(密钥，需要保存好)。

例如：

HMACSHA256(base64UrlEncode(header)+"."+base64UrlEncode(payload),secret)

签名用于验证消息再传递过程中有没有被更改，并且对于使用私钥签名的Token还可以验证JWT的发送方是否为它所说的发送方。

secret是保存在服务端的，JWT的签发生成也是在服务端的，secret就是用来进行JWT的签发和验证的，所以secret是服务端的私钥，在任何场景都不应该流露出去。

3、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，如下所示。

{
  "sub": "1234567890",
  "name": "Helen",
  "admin": true
}

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。

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。

4、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被放置于POST请求的数据主体中。

5、JWT的问题和趋势

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。

生产的token可以包含基本信息，比如id、用户昵称、头像等信息，避免再次查库

存储在客户端，不占用服务端的内存资源

JWT默认不加密，但可以加密。生成原始令牌后，可以再次对其进行加密。

当JWT未加密时，一些私密数据无法通过JWT传输。

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。

JWT本身包含认证信息，token是经过base64编码，所以可以解码，因此token加密前的对象不应该包含敏感信息，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进行身份验证。

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。

6、整合JWT令牌

6.1 在模块中添加jwt工具依赖

<dependencies>
    <!-- JWT-->
    <dependency>
        <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
        <artifactId>jjwt</artifactId>
    </dependency>
</dependencies>

6.2 创建JWT工具类

/**
 * JWT工具类
 */
public class JwtHelper {
    //过期时间
    private static long tokenExpiration = 24*60*60*1000;
    //token签名密钥
    private static String tokenSignKey = "123456";

    //根据参数生成token
    public static String createToken(Long userId, String userName) {
        String token = Jwts.builder()
                .setSubject("YYGH-USER")
                //设置过期时间 30分钟
                .setExpiration(new Date(System.currentTimeMillis() + tokenExpiration))
                //设置主题信息  用户id和用户名称
                .claim("userId", userId)
                .claim("userName", userName)
                //签名哈希
                .signWith(SignatureAlgorithm.HS512, tokenSignKey)
                .compressWith(CompressionCodecs.GZIP)
                .compact();
        return token;
    }
    //根据token字符串得到用户id
    public static Long getUserId(String token) {
        if(StringUtils.isEmpty(token)) return null;
        Jws<Claims> claimsJws = Jwts.parser().setSigningKey(tokenSignKey).parseClaimsJws(token);
        Claims claims = claimsJws.getBody();
        Integer userId = (Integer)claims.get("userId");
        return userId.longValue();
    }
    //根据token字符串得到用户名称
    public static String getUserName(String token) {
        if(StringUtils.isEmpty(token)) return "";
        Jws<Claims> claimsJws 
            = Jwts.parser().setSigningKey(tokenSignKey).parseClaimsJws(token);
        Claims claims = claimsJws.getBody();
        return (String)claims.get("userName");
    }
   
}

写个主函数测试下：

public static void main(String[] args) {
        String token = JwtHelper.createToken(1L, "lucy");
        System.out.println(token);
        System.out.println(JwtHelper.getUserId(token));
        System.out.println(JwtHelper.getUserName(token));
    }

签发和解析都没问题。

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