3、JWT深入理解及实战

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原创 2022-10-25 17:30:14 1.5k 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

JSON Web Token (JWT): 理解与应用 JSON Web Token (JWT) 阅读详情

JWT深入理解及实战

文章目录

JWT深入理解及实战

1、概念

JWT，全称JSON Web Token，官网地址https://jwt.io，是一款出色的分布式身份校验方案。可以生成token，也可以解析检验token。

2、三要素

头部：主要设置一些规范信息，签名部分的编码格式就在头部中声明。
载荷：token中存放有效信息的部分，比如用户名，用户角色，过期时间等，但是不要放密码，会泄露！
签名：将头部与载荷分别采用base64编码后，用“.”相连，再加入盐，最后使用头部声明的编码类型进行编码，就得到了签名。

3、安全性分析

从JWT生成的token组成上来看，要想避免token被伪造，主要就得看签名部分了，而签名部分又有三部分组成，其

中头部和载荷的base64编码，几乎是透明的，毫无安全性可言，那么最终守护token安全的重担就落在了加入的盐

上面了！

试想：如果生成token所用的盐与解析token时加入的盐是一样的。岂不是类似于中国人民银行把人民币防伪技术

公开了？大家可以用这个盐来解析token，就能用来伪造token。

这时，我们就需要对盐采用非对称加密的方式进行加密，以达到生成token与校验token方所用的盐不一致的安全

效果！

4、组成详解

一个 JWT 实际上就是一个字符串，它由三部分组成，头部、载荷与签名。

4.1、头部（Header）

头部用于描述关于该 JWT 的最基本的信息，例如其类型以及签名所用的算法等。这也 

可以被表示成一个 JSON 对象。 

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

105106 

在 头 部 指 明 了 签 名 算 法 是 HS256 算 法 。 

我 们 进 行 BASE64 编 码 

（ http://base64.xpcha.com/ ） ， 编 码 后 的 字 符 串 如 下 ： 

eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9

4.2、载荷（playload）

载荷就是存放有效信息的地方。这个名字像是特指飞机上承载的货品，这些有效信息包

含三个部分：

1. 标准中注册的声明（建议但不强制使用）

iss: jwt 签发者

sub: jwt 所面向的用户

aud: 接收 jwt 的一方

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.

iat: jwt 的签发时间

jti: jwt 的唯一身份标识，主要用来作为一次性 token

2 .公共的声明

公共的声明可以添加任何的信息，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，因为该部分在客户端可解密。

3. 私有的声明

私有声明是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，因为

base64 是对称解密的，意味着该部分信息可以归类为明文信息。

这个指的就是自定义的 claim。比如前面那个结构举例中的 admin 和 name 都属

于自定的 claim。这些 claim 跟 JWT 标准规定的 claim 区别在于：JWT 规定的 claim，

JWT 的接收方在拿到 JWT 之后，都知道怎么对这些标准的 claim 进行验证(还不

知道是否能够验证)；而 private claims 不会验证，除非明确告诉接收方要对这些 claim

进行验证以及规则才行。定义一个 payload：

{“sub”:“1234567890”,“name”:“John Doe”,“admin”:true}

然后将其进行 base64 加密，得到 Jwt 的第二部分。

eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiYWRta

W4iOnRydWV9

4.3、签证（signature）

jwt 的第三部分是一个签证信息，这个签证信息由三部分组成：

header (base64 后的)

payload (base64 后的)

secret

这个部分需要 base64 加密后的 header 和 base64 加密后的 payload 使用.连接组成

的字符串，然后通过 header 中声明的加密方式进行加盐 secret 组合加密，然后就构成了

jwt 的第三部分。107

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFt

ZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiYWRtaW4iOnRydWV9.TJVA95OrM7E2cBab30RMHrHDcEfxjo

YZgeFONFh7HgQ

注意

secret 是保存在服务器端的，

jwt 的签发生成也是在服务器端的，secret 就是用来进行

jwt 的签发和 jwt 的验证，所以，它就是你服务端的私钥，在任何场景都不应该流露出去。

一旦客户端得知这个 secret, 那就意味着客户端是可以自我签发 jwt 了。

5、使用场景

1. 一次性验证

比如用户注册后需要发一封邮件让其激活账户，通常邮件中需要有一个链接，这个链接

需要具备以下的特性：能够标识用户，该链接具有时效性（通常只允许几小时之内激活），

不能被篡改以激活其它可能的账户……这种场景就和 jwt 的特性非常贴近，jwt 的

payload 中固定的参数：iss 签发者和 exp 过期时间正是为其做准备的。

2.restful api 的无状态认证

使用 jwt 来做 restful api 的身份认证也是值得推崇的一种使用方案。客户端和服务

端共享 secret；过期时间由服务端校验，客户端定时刷新；签名信息不可被修改…spring

security oauth jwt 提供了一套完整的 jwt 认证体系，以笔者的经验来看：使用 oauth2

或 jwt 来做 restful api 的认证都没有大问题，oauth2 功能更多，支持的场景更丰富，后

者实现简单。

3.使用 jwt 做单点登录+会话管理(不推荐)

6、工具类

导包

"io.jsonwebtoken:jjwt-api:$jsonwebtoken_version"
"io.jsonwebtoken:jjwt-impl:$jsonwebtoken_version"
"io.jsonwebtoken:jjwt-jackson:$jsonwebtoken_version"

工具一共如下Payload、JwtUtils、JwtClaim三个：

Payload

import lombok.Data;
import java.util.Date;

/**
 * @author ：
 * @date ：Created in 19:30 2022/7/18
 * @description ：
 * @version: 1.0
 */
@Data
public class Payload<T> {
    private String id;
    private T userInfo;
    private Date expiration;
}

JwtClaim

import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Builder;
import lombok.Data;
import lombok.NoArgsConstructor;

/**
 * @author ：
 * @date ：Created in 19:27 2022/7/18
 * @description ：Payload泛型 
 * @version: 1.0
 */
@Data
@Builder
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class JwtClaim {

    /**
     *登录账号名，唯一
     */
    private String username;


    /**
     * 业务入口
     */
    private Integer clientType;

}

JwtUtils

import io.jsonwebtoken.Claims;
import io.jsonwebtoken.Jws;
import io.jsonwebtoken.Jwts;
import io.jsonwebtoken.SignatureAlgorithm;
import org.joda.time.DateTime;
import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;
import java.util.Base64;
import java.util.UUID;

/**
 * @author ：
 * @date ：Created in 16:30 2022/7/18
 * @description ：
 * @version: 1.0
 */
public class JwtUtils {

    private static final String JWT_PAYLOAD_USER_KEY = "userinfo";

    public static final String BEARER_PREFIX = "Bearer ";

    public static final int EXPIRE_TIME = 24 * 60 * 3;

    /**
     * 私钥加密token
     *
     * @param jwtClaim   载荷中的数据
     * @param privateKey 私钥
     * @param expire     过期时间，单位分钟
     * @return JWT
     */
    public static String generateTokenExpireInMinutes(Object jwtClaim, PrivateKey privateKey, int expire) {
        return Jwts.builder()
                .claim(JWT_PAYLOAD_USER_KEY, GsonSerializeUtils.toString(jwtClaim))
                .setId(createJTI())
                .setExpiration(DateTime.now().plusMinutes(expire).toDate())
                .signWith(privateKey, SignatureAlgorithm.RS256)
                .compact();
    }

    /**
     * 私钥加密token
     *
     * @param userInfo   载荷中的数据
     * @param privateKey 私钥
     * @param expire     过期时间，单位秒
     * @return JWT
     */
    public static String generateTokenExpireInSeconds(Object userInfo, PrivateKey privateKey, int expire) {
        return Jwts.builder()
                .claim(JWT_PAYLOAD_USER_KEY, GsonSerializeUtils.toString(userInfo))
                .setId(createJTI())
                .setExpiration(DateTime.now().plusSeconds(expire).toDate())
                .signWith(privateKey, SignatureAlgorithm.RS256)
                .compact();
    }

    /**
     * 公钥解析token
     *
     * @param token     用户请求中的token
     * @param publicKey 公钥
     * @return Jws<Claims>
     */
    private static Jws<Claims> parserToken(String token, PublicKey publicKey) {
        return Jwts.parser().setSigningKey(publicKey).parseClaimsJws(token);
    }

    private static String createJTI() {
        return new String(Base64.getEncoder().encode(UUID.randomUUID().toString().getBytes()));
    }

    /**
     * 获取token中的用户信息
     *
     * @param token     用户请求中的令牌
     * @param publicKey 公钥
     * @return 用户信息
     */
    public static <T> Payload<T> getInfoFromToken(String token, PublicKey publicKey, Class<T> userType) {
        Jws<Claims> claimsJws = parserToken(token, publicKey);
        Claims body = claimsJws.getBody();
        Payload<T> claims = new Payload<>();
        claims.setId(body.getId());
        claims.setUserInfo(GsonSerializeUtils.toBean(body.get(JWT_PAYLOAD_USER_KEY).toString(), userType));
        claims.setExpiration(body.getExpiration());
        return claims;
    }

    /**
     * 获取token中的载荷信息
     *
     * @param token     用户请求中的令牌
     * @param publicKey 公钥
     * @return 用户信息
     */
    public static <T> Payload<T> getInfoFromToken(String token, PublicKey publicKey) {
        Jws<Claims> claimsJws = parserToken(token, publicKey);
        Claims body = claimsJws.getBody();
        Payload<T> claims = new Payload<>();
        claims.setId(body.getId());
        claims.setExpiration(body.getExpiration());
        return claims;
    }
}