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1. JWT是什么
JSON Web Token (JWT),它是目前最流行的跨域身份验证解决方案
1.1:JWT的定义:
JWT是一种用于双方之间传递安全信息的简洁的、URL安全的表述性声明规范。JWT作为一个开放的标准(RFC 7519),定义了一种简洁的,自包含的方法用于通信双方之间以Json对象的形式安全的传递信息。因为数字签名的存在,这些信息是可信的,JWT可以使用HMAC算法或者是RSA的公私秘钥对进行签名。
1.2:JWT特点:
简洁(Compact): 可以通过URL,POST参数或者在HTTP header发送,因为数据量小,传输速度也很快
自包含(Self-contained):负载中包含了所有用户所需要的信息,避免了多次查询数据库
2. 为什么使用JWT
JWT的精髓在于:“去中心化”,数据是保存在客户端的。优点很多:
- 可以通过参数或者请求头进行发送,数据量小,速度快
- token负载中包含了很多其他信息,避免查询数据库
- jwt跨语言,任何web形式都支持
- 不在服务端保存session信息, 对多服务支持友好
3. JWT的工作原理
1. 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,示例如下:
{"UserName": "Chongchong","Role": "Admin","Expire": "2018-08-08 20:15:56"}2. 之后,当用户与服务器通信时,客户在请求中发回JSON对象JWT
3. 为了防止用户篡改数据,服务器将在生成对象时添加签名,并对发回的数据进行验证
4. JWT组成
一个JWT实际上就是一个字符串,它由三部分组成:头部(Header)、载荷(Payload)与签名(signature)
下面有一个加密所得到的jwt串 ,它是一个很长的字符串,中间用点(.)分隔成三个部分。
eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJzdWIiOiJ7fSIsImlzcyI6InpraW5nIiwiZXhwIjoxNTYyODUwMjM3LCJpYXQiOjE1NjI4NDg0MzcsImp0aSI6ImM5OWEyMzRmMDc4NzQyZWE4YjlmYThlYmYzY2VhNjBlIiwidXNlcm5hbWUiOiJ6c3MifQ.WUfqhFTeGzUZCpCfz5eeEpBXBZ8-lYg1htp-t7wD3I4
它相当于:Header.Payload.Signature
4.1 Header
{"typ":"JWT","alg":"HS256"}
这个json中的typ属性,用来标识整个token字符串是一个JWT字符串;它的alg属性,用来说明这个JWT签发的时候所使用的签名和摘要算法
typ跟alg属性的全称其实是type跟algorithm,分别是类型跟算法的意思。之所以都用三个字母来表示,也是基于JWT最终字串大小的考虑,
同时也是跟JWT这个名称保持一致,这样就都是三个字符了…typ跟alg是JWT中标准中规定的属性名称
4.2 Payload(负荷)
{"sub":"123","name":"Tom","admin":true}
payload用来承载要传递的数据,它的json结构实际上是对JWT要传递的数据的一组声明,这些声明被JWT标准称为claims,
它的一个“属性值对”其实就是一个claim(要求),
每一个claim的都代表特定的含义和作用。
根据JWT的标准,这些claims可以分为以下三种类型:
A. Reserved claims(保留)
它的含义就像是编程语言的保留字一样,属于JWT标准里面规定的一些claim。JWT标准里面定义好的claim有:
iss(Issuser):代表这个JWT的签发主体;
sub(Subject):代表这个JWT的主体,即它的所有人;
aud(Audience):代表这个JWT的接收对象;
exp(Expiration time):是一个时间戳,代表这个JWT的过期时间;
nbf(Not Before):是一个时间戳,代表这个JWT生效的开始时间,意味着在这个时间之前验证JWT是会失败的;
iat(Issued at):是一个时间戳,代表这个JWT的签发时间;
jti(JWT ID):是JWT的唯一标识。
B. Public claims,略(不重要)
C. Private claims(私有)
4.3 signature
签名是把header和payload对应的json结构进行base64url编码之后得到的两个串用英文句点号拼接起来,然后根据header里面alg指定的签名算法生成出来的。
算法不同,签名结果不同。以alg: HS256为例来说明前面的签名如何来得到。
按照前面alg可用值的说明,HS256其实包含的是两种算法:HMAC算法和SHA256算法,前者用于生成摘要,后者用于对摘要进行数字签名。这两个算法也可以用HMACSHA256来统称
5. JWT的验证过程
它验证的方法其实很简单,只要把header做base64url解码,就能知道JWT用的什么算法做的签名,然后用这个算法,再次用同样的逻辑对header和payload做一次签名,
并比较这个签名是否与JWT本身包含的第三个部分的串是否完全相同,只要不同,就可以认为这个JWT是一个被篡改过的串,自然就属于验证失败了。接收方生成签名的时候必须使用跟JWT发送方相同的密钥
此处有三个注意事项:
注1:在验证一个JWT的时候,签名认证是每个实现库都会自动做的,但是payload的认证是由使用者来决定的。因为JWT里面可能会包含一个自定义claim,所以它不会自动去验证这些claim,以jjwt-0.7.0.jar为例:
A 如果签名认证失败会抛出如下的异常
io.jsonwebtoken.SignatureException
B JWT过期异常
io.jsonwebtoken.ExpiredJwtException
注2:认证失败,返回401 Unauthorized响应
注3:认证服务作为一个Middleware HOOK 对请求进行拦截,首先在cookie中查找Token信息,如果没有找到,则在HTTP Authorization Head中查找
6. JWT令牌刷新思路
6.1 登陆成功后,将生成的JWT令牌通过响应头返回给客户端
//生成JWT,并设置到response响应头中
String jwt=JwtUtils.createJwt(json, JwtUtils.JWT_WEB_TTL);
response.setHeader(JwtUtils.JWT_HEADER_KEY, jwt);
6.2 WEB APP项目每次请求后台数据时(将JWT令牌从请求头中带过来),验证通过,刷新JWT,并保存在响应头返回给客户端,有效时间30分钟