初识JWT以及应用

JWT的主要应用场景

身份认证在这种场景下,一旦用户完成了登陆,在接下来的每个请求中包含JWT,可以用来验证用户身份以及对路由,服务和资源的访问权限进行验证。由于它的开销非常小,可以轻松的在不同域名的系统中传递,所有目前在单点登录(SSO)中比较广泛的使用了该技术。 信息交换在通信的双方之间使用JWT对数据进行编码是一种非常安全的方式,由于它的信息是经过签名的,可以确保发送者发送的信息是没有经过伪造的。

JWT的结构

JWT包含了使用.分隔的三部分: Header 头部 Payload 负载 Signature 签名

其结构看起来是这样的Header.Payload.Signature

在header中通常包含了两部分:token类型和采用的加密算法。{ “alg”: “HS256”, “typ”: “JWT”} 接下来对这部分内容使用 Base64Url 编码组成了JWT结构的第一部分。

Payload

Token的第二部分是负载,它包含了claim, Claim是一些实体(通常指的用户)的状态和额外的元数据,有三种类型的claim:reserved, public 和 private.Reserved claims: 这些claim是JWT预先定义的,在JWT中并不会强制使用它们,而是推荐使用,常用的有 iss(签发者),exp(过期时间戳), sub(面向的用户), aud(接收方), iat(签发时间)。 Public claims:根据需要定义自己的字段,注意应该避免冲突 Private claims:这些是自定义的字段,可以用来在双方之间交换信息 负载使用的例子:{ “sub”: “1234567890”, “name”: “John Doe”, “admin”: true} 上述的负载需要经过Base64Url编码后作为JWT结构的第二部分。

Signature

创建签名需要使用编码后的header和payload以及一个秘钥,使用header中指定签名算法进行签名。例如如果希望使用HMAC SHA256算法,那么签名应该使用下列方式创建: HMACSHA256( base64UrlEncode(header) + “.” + base64UrlEncode(payload), secret) 签名用于验证消息的发送者以及消息是没有经过篡改的。 完整的JWT 完整的JWT格式的输出是以. 分隔的三段Base64编码,与SAML等基于XML的标准相比,JWT在HTTP和HTML环境中更容易传递。 下列的JWT展示了一个完整的JWT格式,它拼接了之前的Header, Payload以及秘钥签名:

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eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.
eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiaWF0IjoxNTE2MjM5MDIyfQ.
SflKxwRJSMeKKF2QT4fwpMeJf36POk6yJV_adQssw5c

如何使用JWT?

在身份鉴定的实现中,传统方法是在服务端存储一个session,给客户端返回一个cookie,而使用JWT之后,当用户使用它的认证信息登陆系统之后,会返回给用户一个JWT,用户只需要本地保存该token(通常使用local storage,也可以使用cookie)即可。 当用户希望访问一个受保护的路由或者资源的时候,通常应该在Authorization头部使用Bearer模式添加JWT,其内容看起来是下面这样:Authorization: Bearer
因为用户的状态在服务端的内存中是不存储的,所以这是一种无状态的认证机制。服务端的保护路由将会检查请求头Authorization中的JWT信息,如果合法,则允许用户的行为。由于JWT是自包含的,因此减少了需要查询数据库的需要。 JWT的这些特性使得我们可以完全依赖其无状态的特性提供数据API服务,甚至是创建一个下载流服务。因为JWT并不使用Cookie的,所以你可以使用任何域名提供你的API服务而不需要担心跨域资源共享问题(CORS)。 下面的序列图展示了该过程:


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为什么要使用JWT?

相比XML格式,JSON更加简洁,编码之后更小,这使得JWT比SAML更加简洁,更加适合在HTML和HTTP环境中传递。 在安全性方面,SWT只能够使用HMAC算法和共享的对称秘钥进行签名,而JWT和SAML token则可以使用X.509认证的公私秘钥对进行签名。与简单的JSON相比,XML和XML数字签名会引入复杂的安全漏洞。 因为JSON可以直接映射为对象,在大多数编程语言中都提供了JSON解析器,而XML则没有这么自然的文档-对象映射关系,这就使得使用JWT比SAML更方便 java json web token工具类

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public class JwtHelper {

private final static String base64Secret = "MDk4ZjZiY2Q0NjIxZDM3M2NhZGU0ZTgzMjYyN2I0ZjY=";
private final static int expiresSecond = 172800000;

public static Claims parseJWT(String jsonWebToken) {
try {
Claims claims = Jwts.parser()
.setSigningKey(DatatypeConverter.parseBase64Binary(base64Secret))
.parseClaimsJws(jsonWebToken).getBody();
return claims;
} catch (Exception ex) {
return null;
}
}

public static String createJWT(String username, String roles, String privileges) {
SignatureAlgorithm signatureAlgorithm = SignatureAlgorithm.HS256;

long nowMillis = System.currentTimeMillis();
Date now = new Date(nowMillis);

//生成签名密钥
byte[] apiKeySecretBytes = DatatypeConverter.parseBase64Binary(base64Secret);
Key signingKey = new SecretKeySpec(apiKeySecretBytes, signatureAlgorithm.getJcaName());

//添加构成JWT的参数
JwtBuilder builder = Jwts.builder().setHeaderParam("typ", "JWT")
.claim("user_name", username)
.claim("user_role", roles)
.claim("user_privilege", privileges)
.signWith(signatureAlgorithm, signingKey);
//添加Token过期时间
if (expiresSecond >= 0) {
long expMillis = nowMillis + expiresSecond;
Date exp = new Date(expMillis);
builder.setExpiration(exp).setNotBefore(now);
}

//生成JWT
return builder.compact();
}
}

本文转自:[Renky] https://www.jianshu.com/p/2fdc20a42c41

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