基于JWT的Token认证

ゝ一世哀愁。 2022-11-04 08:50 276阅读 0赞

## 1、什么是JWT ##

JSON Web Tokens，是一种开发的行业标准规范RFC 7519。广泛的用在系统的认证和数据交换方面。

## 2、JWT结构 ##

JWT 由三个部分依次组成

*  Header(头部)
 *  Payload(载荷)
 *  Signature(签名)

**2.1、Header**

> Header 部分是一个 JSON 对象，描述 JWT 的元数据，包含算法和token类型。  
> 需要对json进行base64url加密

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

**2.2、Payload**

> 用来存放实际需要传递的数据。  
> 需要json进行base64url加密

里面的前五个字段都是由JWT的标准所定义的，并且也支持自定义字段

iss: 该JWT的签发者 
    sub: 该JWT所面向的用户 
    aud: 接收该JWT的一方 
    exp(expires): 什么时候过期，这里是一个Unix时间戳 
    iat(issued at): 在什么时候签发的
    
    #自定义字段
    name:hello

**2.3、Signature**

> 把前两段的base密文通过·拼接起来，使用HS256加密

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

例如

eyJhbGciOiJIUzUxMiJ9.eyJleHAiOjE2MTQ2Puk_fv6cyfk0B1j7vbIqw_Q

## 3、JWT认证流程 ##

*  客户端发送（用户名、密码）身份信息至服务器端；
 *  服务器端对客户端发送身份信息进行校验，校验通过后，生成token字符串；
 *  服务器端将生成的token字符串发送给客户端（服务器端不保存token)；
 *  客户端接收到token后，将token保存到cookie或者localstorage；
 *  客户端每次向服务器端发送请求，携带token（通过header、cookie等方式）；
 *  服务器端收到请求，首先验证token是否合法过期（可通过拦截器方式），返回对应信息；

## 4、JWT认证和传统session认证区别 ##

**4.1、基于session的认证**

> http协议是一种无状态的协议，本身是无法对访问的客户端进行识别。  
> 采用session机制，客户端在服务端登陆成功之后，服务端会生成一个sessionID，返回给客户端，客户端将sessionID保存到cookie中，再次发起请求的时候，携带cookie中的sessionID到服务端，服务端会缓存该session(会话)，当客户端请求到来的时候，服务端就知道是哪个用户的请求，并将处理的结果返回给客户端。

**存在问题：**

*  session保存在服务端，当客户访问量增加时，服务端就需要存储大量的session会话，对内存压力增大
 *  分布式集群环境存在session共享问题
 *  CSRF攻击: 基于cookie来进行用户识别的, cookie如果被截获，用户就会很容易受到跨站请求伪造的攻击。

**4.2、基于token的鉴权机制**

> 基于token的鉴权机制类似于http协议也是无状态的，服务端不需要保存认证信息或者会话信息

## 5、JWT特点 ##

> 跨域访问：基于Token的访问策略可以克服cookies的跨域问题  
> 无状态token：token无状态，session有状态的  
> 使用前后端分离、移动端：Cookie手机端不支持  
> 跨平台：语言无关性，标准规范  
> 避免了CSRF 攻击

> JWT撤销问题：无法在服务器端撤销，只能辅助逻辑判断处理

## 6、JWT续约 ##

jwt受自身机制原因，payload具有过期时间，参与签名过程，过期时间改动，签名发生改变，因此jwt本身是不支持续签的。但是结合一些方案来辅助实现。

*  每次请求刷新token。每次请求都返回一个新的 jwt 给客户端，但产生性能上问题；
 *  要过期token预刷新。服务器端判断token是否将要过期（如10min内过期），则更新token，返回最新token客户端，但触发刷新时间无法判断，可能后10min内没有请求发送，则token无法更新；
 *  第三方组件redis 等保存过期时间。结合redis保存token，改变了token的无状态性；
 *  refreshToken机制。1个 acessToken 设置过期时间 ，如半个小时，另一个是 refreshToken 过期时间如为1天。客户端登录后，将 accessToken和refreshToken 保存在本地，每次访问将 accessToken 传给服务端。服务端校验 accessToken 的有效性，如果过期，就将 refreshToken 传给服务端。如果有效，服务端就生成新的 accessToken 给客户端。否则，客户端就重新登录即可。但存在问题是：1、客户端操作更复杂；2、用户注销的时候需要同时保证两个 token 都无效；3、重新请求获取 token 的过程中会有短暂 token 不可用的情况（可以通过在客户端设置定时器，当accessToken 快过期的时候，提前去通过 refreshToken 获取新的accessToken）

## 7、项目实战 ##

package com.spring.util;
    
    import cn.hutool.core.date.DateUnit;
    import cn.hutool.core.date.DateUtil;
    import com.alibaba.fastjson.JSON;
    import org.apache.commons.lang3.StringUtils;
    import org.springframework.stereotype.Controller;
    import org.springframework.web.bind.annotation.RequestHeader;
    import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
    import org.springframework.web.bind.annotation.RequestParam;
    import org.springframework.web.bind.annotation.ResponseBody;
    
    import java.util.Date;
    import java.util.HashMap;
    import java.util.Map;
    
    /**
     * 测试
     *
     * @author yilei
     * @className DemoController
     * @date 2021/3/1 20:33
     **/
    @Controller
    public class DemoController {
    
        /**
         * 获取access_token
         *
         * @param clientId     客户端ID
         * @param clientSecret 客户端secret
         * @return java.lang.String
         * @author yilei
         * @date 2021-03-01 21:32
         */
        @RequestMapping(value = "tokens")
        @ResponseBody
        public String tokens(String clientId, String clientSecret) {
            Map<String, Object> map = new HashMap<>(16);
            // 验证客户端ID，密钥是否匹配
            if (StringUtils.equals("ddddd", clientId) && StringUtils.equals("sssss", clientSecret)) {
                // 生成access_token
                String token = JwtTokenUtil.generateToken(clientId);
                map.put("code", 1);
                map.put("access_token", token);
                Date expiration = JwtTokenUtil.getClaimsFromToken(token).getExpiration();
                map.put("expires_in", DateUtil.between(expiration, new Date(), DateUnit.MS));
            } else {
                map.put("code", -1);
                map.put("msg", "授权信息不正确！");
            }
            return JSON.toJSONString(map);
        }
    
        /**
         * 校验token
         *
         * @param token
         * @param clientId 客户端ID
         * @return java.lang.String
         * @author yilei
         * @date 2021-03-01 21:33
         */
        @RequestMapping(value = "tokens/check")
        @ResponseBody
        public String tokensCheck(@RequestHeader String token, @RequestParam String clientId) {
            Map<String, Object> map = new HashMap<>(16);
            boolean flag = JwtTokenUtil.validateToken(token, clientId);
            if (flag) {
                map.put("code", 1);
                map.put("client_id", clientId);
                Date expiration = JwtTokenUtil.getClaimsFromToken(token).getExpiration();
                map.put("expires_in", DateUtil.between(expiration, new Date(), DateUnit.MS));
            } else {
                map.put("code", -1);
                map.put("msg", "非法token或token已过期！");
            }
            return JSON.toJSONString(map);
        }
    }

package com.spring.util;
    
    import io.jsonwebtoken.Claims;
    import io.jsonwebtoken.Jwts;
    import io.jsonwebtoken.SignatureAlgorithm;
    import org.apache.commons.lang3.StringUtils;
    import org.slf4j.Logger;
    import org.slf4j.LoggerFactory;
    import org.springframework.beans.factory.InitializingBean;
    import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
    import org.springframework.context.annotation.PropertySource;
    import org.springframework.stereotype.Component;
    
    import java.util.Date;
    import java.util.HashMap;
    import java.util.Map;
    
    /**
     * JwtToken生成的工具类
     *
     * @author yilei
     * @className JwtTokenUtil
     * @date 2021/3/1 20:33
     **/
    @Component
    @PropertySource("classpath:conf/jwt.properties")
    public class JwtTokenUtil implements InitializingBean {
    
        private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(JwtTokenUtil.class);
    
        private static final String CLAIM_KEY_CLIENT_ID = "client";
        private static final String CLAIM_KEY_CREATED = "created";
    
        @Value("${jwt.secret}")
        private String secret;
        @Value("${jwt.expire}")
        private Long expire;
    
        private static String JWT_SECRET;
        private static Long JWT_EXPIRE;
    
        @Override
        public void afterPropertiesSet() {
            JWT_SECRET = secret;
            JWT_EXPIRE = expire;
        }
    
        /**
         * 生成token
         *
         * @param clientId
         * @return java.lang.String
         * @author yilei
         * @date 2021-03-01 20:04
         */
        public static String generateToken(String clientId) {
            Map<String, Object> claims = new HashMap<>(3);
            claims.put(CLAIM_KEY_CLIENT_ID, clientId);
            claims.put(CLAIM_KEY_CREATED, new Date());
            return generateToken(claims);
        }
    
        /**
         * 根据claims生成token
         *
         * @param claims
         * @return java.lang.String
         * @author yilei
         * @date 2021-03-01 20:04
         */
        public static String generateToken(Map<String, Object> claims) {
            return Jwts.builder()
                    .setClaims(claims)
                    .setExpiration(new Date(System.currentTimeMillis() + JWT_EXPIRE * 1000))
                    .signWith(SignatureAlgorithm.HS512, JWT_SECRET)
                    .compact();
        }
    
        /**
         * 根据token获取claims
         *
         * @param token
         * @return io.jsonwebtoken.Claims
         * @author yilei
         * @date 2021-03-01 20:04
         */
        public static Claims getClaimsFromToken(String token) {
            Claims claims = null;
            try {
                claims = Jwts.parser()
                        .setSigningKey(JWT_SECRET)
                        .parseClaimsJws(token)
                        .getBody();
            } catch (Exception e) {
                LOGGER.info("JWT格式验证失败:{}", token);
            }
            return claims;
        }
    
        /**
         * 验证token是否合法
         * 1、client_id是否匹配
         * 2、expire是否过期
         *
         * @param token
         * @param clientId
         * @return boolean
         * @author yilei
         * @date 2021-03-01 20:04
         */
        public static boolean validateToken(String token, String clientId) {
            Claims claims = getClaimsFromToken(token);
            if (null == claims) {
                return false;
            }
            Object cId = claims.get(CLAIM_KEY_CLIENT_ID);
            if (null == cId) {
                return false;
            }
            return StringUtils.equals(clientId, cId.toString()) && !isTokenExpired(token);
        }
    
        /**
         * 判断token是否已经失效
         *
         * @param token
         * @return boolean
         * @author yilei
         * @date 2021-03-01 20:04
         */
        public static boolean isTokenExpired(String token) {
            Claims claims = getClaimsFromToken(token);
            Date expiredDate = claims.getExpiration();
            return expiredDate.before(new Date());
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            String token = JwtTokenUtil.generateToken("123456");
            System.out.println(token);
            System.out.println("============");
            String aa = "eyJhbGciOiJIUzUxMiJ9.eyJleHAiOjE2MTQ2MDg3NjgsImNsaWVudCI6IjEyMzQ1NiIsImNyZWF0ZWQiOjE2MTQ2MDg3MDg2MDV9.DyVpgKZ_2_8fP1gQdNYzdH5pI5JM7diw1ivXTHGtl1ayH6KQn3K3pRxGn1xrQRVzJyz6flLooY2_611XE8RNZA";
            Claims claimsFromToken = JwtTokenUtil.getClaimsFromToken(aa);
            System.out.println(claimsFromToken);
        }
    }

**获取access\_token**

var settings = {
      "url": "http://localhost:8080/spring_jwt/tokens.do?clientId=ddddd&clientSecret=sssss",
      "method": "GET",
      "timeout": 0,
    };
    
    $.ajax(settings).done(function (response) {
      console.log(response);
    });

> \{“access\_token”:“eyJhbGciOiJIUzUxMiJ9.eyJleHAiOjE2MTQ2NDk3OTUsImNsaWVudCI6ImRkZGRkIiwiY3JlYXRlZCI6MTYxNDY0OTczNTI5OH0.EsKmthI44vBXdrl3ZkOb2tQGdds2T90LJ1CKXsjj4dge2JCW4Rw1c5MbMwwzwaGoDbaGE09Fwav6KTnFGqI-qg”,“code”:1,“expires\_in”:59193\}

**校验token**

> \{“code”:1,“expires\_in”:5206,“client\_id”:“ddddd”\}

[源码spring-jwt][spring-jwt]

[spring-jwt]: https://github.com/yilei111/spring-token.git