什么是JWT
JWT(JSON Web Token)是一个开放标准(RFC 7519),它定义了一种紧凑且独立的方式,可以在各个系统之间用JSON作为对象安全地传输信息,并且可以保证所传输的信息不会被篡改。
JWT通常有两种应用场景:
- 授权。这是最常见的JWT使用场景。一旦用户登录,每个后续请求将包含一个JWT,作为该用户访问资源的令牌。这也是此文章讨论的内容。
- 信息交换。可以利用JWT在各个系统之间安全地传输信息,JWT的特性使得接收方可以验证收到的内容是否被篡改。
JWT的结构
JWT由三部分组成,用.
分割开。
Header
第一部分为Header
,通常由两部分组成:令牌的类型,即JWT,以及所使用的加密算法。
{
"alg": "HS256",
"typ": "JWT"
}
Base64
加密后,就变成了:
eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9
Payload
第二部分为Payload
,里面可以放置自定义的信息,以及过期时间、发行人等。
{
"sub": "1234567890",
"name": "John Doe",
"iat": 1516239022
}
Base64
加密后,就变成了:
eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiaWF0IjoxNTE2MjM5MDIyfQ
Signature
第三部分为Signature
,计算此签名需要四部分信息:
Header
里的算法信息Header
Payload
- 一个自定义的秘钥
接受到JWT后,利用相同的信息再计算一次签名,然年与JWT中的签名对比,如果不相同则说明JWT中的内容被篡改。
解码后的JWT
将上面三部分都编码后再合在一起就得到了JWT。
需要注意的是,**JWT的内容并不是加密的,只是简单的Base64
编码。**也就是说,JWT一旦泄露,里面的信息可以被轻松获取,因此不应该用JWT保存任何敏感信息。
JWT是怎样工作的
- 应用程序或客户端向授权服务器请求授权。这里的授权服务器可以是单独的一个应用,也可以和API集成在同一个应用里。
- 授权服务器向应用程序返回一个JWT。
- 应用程序将JWT放入到请求里(通常放在
HTTP
的Authorization
头里) - 服务端接收到请求后,验证JWT并执行对应逻辑。
在JAVA里使用JWT
引入依赖
<dependency>
<groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
<artifactId>jjwt</artifactId>
</dependency>
这里使用了一个叫JJWT(Java JWT)的库。
JWT Service
生成JWT
public String generateToken(String payload) {
return Jwts.builder()
.setSubject(payload)
.setExpiration(new Date(System.currentTimeMillis() + 10000))
.signWith(SignatureAlgorithm.HS256, SECRET_KEY)
.compact();
}
- 这里设置过期时间为10秒,因此生成的JWT只在10秒内能通过验证。
- 需要提供一个自定义的秘钥。
解码JWT
public String parseToken(String jwt) {
return Jwts.parser()
.setSigningKey(SECRET_KEY)
.parseClaimsJws(jwt)
.getBody()
.getSubject();
}
- 解码时会检查JWT的签名,因此需要提供秘钥。
验证JWT
public boolean isTokenValid(String jwt) {
try {
parseToken(jwt);
} catch (Throwable e) {
return false;
}
return true;
}
JJWT
并没有提供判断JWT是否合法的方法,但是在解码非法JWT时会抛出异常,因此可以通过捕获异常的方式来判断是否合法。
注册/登录
@GetMapping("/registration")
public String register(@RequestParam String username, HttpServletResponse response) {
String jwt = jwtService.generateToken(username);
response.setHeader(JWT_HEADER_NAME, jwt);
return String.format("JWT for %s :\n%s", username, jwt);
}
- 需要为还没有获取到JWT的用户提供一个这样的注册或者登录入口,来获取JWT。
- 获取到响应里的JWT后,要在后续的请求里包含JWT,这里放在请求的
Authorization
头里。
验证JWT
@Override
public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain) throws IOException, ServletException {
HttpServletRequest httpServletRequest = (HttpServletRequest) request;
HttpServletResponse httpServletResponse = (HttpServletResponse) response;
String jwt = httpServletRequest.getHeader(JWT_HEADER_NAME);
if (WHITE_LIST.contains(httpServletRequest.getRequestURI())) {
chain.doFilter(request, response);
} else if (isTokenValid(jwt)) {
updateToken(httpServletResponse, jwt);
chain.doFilter(request, response);
} else {
httpServletResponse.sendError(HttpServletResponse.SC_UNAUTHORIZED);
}
}
private void updateToken(HttpServletResponse httpServletResponse, String jwt) {
String payload = jwtService.parseToken(jwt);
String newToken = jwtService.generateToken(payload);
httpServletResponse.setHeader(JWT_HEADER_NAME, newToken);
}
- 将验证操作放在
Filter
里,这样除了登录入口,其它的业务代码将感觉不到JWT的存在。 - 将登录入口放在
WHITE_LIST
里,跳过对这些入口的验证。 - 需要刷新JWT。如果JWT是合法的,那么应该用同样的
Payload
来生成一个新的JWT,这样新的JWT就会有新的过期时间,用此操作来刷新JWT,以防过期。 - 如果使用
Filter
,那么刷新的操作要在调用doFilter()
之前,因为调用之后就无法再修改response
了。
API
private final static String JWT_HEADER_NAME = "Authorization";
@GetMapping("/api")
public String testApi(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) {
String oldJwt = request.getHeader(JWT_HEADER_NAME);
String newJwt = response.getHeader(JWT_HEADER_NAME);
return String.format("Your old JWT is:\n%s \nYour new JWT is:\n%s\n", oldJwt, newJwt);
}
这时候API就处于JWT的保护下了。API可以完全不用感知到JWT的存在,同时也可以主动获取JWT并解码,以得到JWT里的信息。如上所示。
尾注
- 完整的DEMO可以在这里找到:https://github.com/Beginner258/jwt-demo
- 参考资料:https://jwt.io/