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Java安全验证之JWT实践

先给出JWT的 官方文档

什么是JWT?

JSON Web Token(JWT)是一个开放标准( RFC 7519 ),它定义了一种紧凑且独立的方式,用于在各方之间作为JSON对象安全地传输信息。

什么时候应该使用JWT?

  • 授权 :这是使用JWT的最常见方式。一旦用户登录,每个后续请求将包括JWT,允许用户访问该令牌允许的路由,服务和资源。Single Sign On是一种现在广泛使用JWT的功能,因为它的开销很小,并且能够在不同的域中轻松使用。
  • 信息交换 :JSON Web令牌是在各方之间安全传输信息的好方法。因为JWT可以通过签名(使用公钥/私钥对 )核实发送人的身份。此外,由于使用标头和有效负载计算签名,您还可以验证内容是否未被篡改。

JWT令牌结构

JWT令牌由Header、Payload、Signature三部分组成,每部分之间用点号分隔,通常的形式为 xxxxx.yyyyy.zzzzz ,下面分别对每部分做详细介绍。

Header(头)

Header通常由两部分组成:令牌的类型,即JWT,以及使用的签名算法,例如HMAC SHA256或RSA。

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

这个JSON被编码为 Base64Url ,形成JWT的第一部分。

Payload(有效载荷)

JWT的第二部分是有效载荷,其中包含声明( claims)。声明包含实体(通常是用户)和其他自定义信息。声明有三种类型: registered , publicprivate claims

  • registered claims :这是一组预定义声明,不是强制性的,但建议使用,以提供一组有用的,可互操作的声明。其中包括: iss (发行人), exp (到期时间), sub (主题), aud (受众)。

请注意:声明名称只有三个字符,因为JWT需要保持简洁。

  • public claims :这些可以由使用JWT的人随意定义。但为避免冲突,应在 IANA JSON Web Token Register 中定义它们,或者将其定义为包含防冲突命名空间的URI。
  • private claims :这些是自定义声明,用于在同意使用这些声明的各方之间共享信息,这些信息既没有注册也没有公开声明。

Payload经过 Base64Url 编码,形成JWT的第二部分。

请注意:对于JWT令牌,虽然可以防止被篡改,但任何人都可以读取。除非加密,否则不要将秘密信息放在JWT的有效载荷或头元素中。

Signature(签名)

Signature由Base64Url加密的Header、Payload再使用Header中指定的算法加密之后再和secret组成。

如果要使用HMACSHA256算法,将按以下方式创建签名:

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

Signature用于验证消息在此过程中未被更改,并且,在使用私钥签名的令牌的情况下,它还可以验证JWT的发件人的身份。

总结

最后将JWT的三部分由点号分隔作为一个字符串,其可以在HTML和HTTP环境中轻松传递,并且比基于XML的标准的Token (如SAML) 更加简洁。

JWT工作流程

在身份验证中,当用户使用其凭据成功登录时,将返回JSON Web Token。由于令牌是凭证,因此必须非常小心以防止出现安全问题。一般情况下,您不应该将令牌保留的时间超过要求。

每当用户想要访问受保护的路由或资源时,用户发送JWT到相应的地址,通常在 Authorization 标头中。请求头的的内容应如下所示:

Authorization: Bearer <token>

在某些情况下,这可以是无状态授权机制。服务器的受保护路由将检查 Authorization 标头中的有效JWT ,如果存在,则允许用户访问受保护资源。如果JWT包含必要的数据,则可以减少查询数据库以进行某些操作的需要,尽管可能并非总是如此。

如果在标 Authorization 头中发送Token,则跨域资源共享(CORS)将不会成为问题,因为它不使用cookie。

下图显示了如何获取JWT并用于访问API或资源:

Java安全验证之JWT实践

  1. 应用程序或客户端向授权服务器发送授权请求。
  2. 授予授权后,授权服务器会向应用程序返回JWT。
  3. 应用程序使用JWT来访问受保护资源(如API)。

请注意:使用JWT时,Token中包含的所有信息都会向用户或其他方公开,即使他们无法更改。所以您不应该在令牌中放置秘密信息。

JWT中的JAVA实现

JWT的java实现非常多,详细何以查看 官方文档 。

其中常用的有 com.auth0.java-jwt 和 io.jsonwebtoken.jjwt

这里我采用 jjwt 作为演示,因为他的Github中的Star比较多。

Maven依赖

<dependency>
    <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
    <artifactId>jjwt-api</artifactId>
    <version>0.10.5</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
    <artifactId>jjwt-impl</artifactId>
    <version>0.10.5</version>
    <scope>runtime</scope>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
    <artifactId>jjwt-jackson</artifactId>
    <version>0.10.5</version>
    <scope>runtime</scope>
</dependency>
<!-- Uncomment this next dependency if you want to use RSASSA-PSS (PS256, PS384, PS512) algorithms:
<dependency>
    <groupId>org.bouncycastle</groupId>
    <artifactId>bcprov-jdk15on</artifactId>
    <version>1.60</version>
    <scope>runtime</scope>
</dependency>
-->

创建Token

//Sample method to construct a JWT
    public static String createJWT(String id, String issuer, String subject, long ttlMillis) {

        //The JWT signature algorithm we will be using to sign the token
        SignatureAlgorithm signatureAlgorithm = SignatureAlgorithm.HS256;

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

        //We will sign our JWT with our ApiKey secret
        byte[] apiKeySecretBytes = DatatypeConverter.parseBase64Binary( APP_ID + APP_SECRET);
        Key signingKey = new SecretKeySpec(apiKeySecretBytes, signatureAlgorithm.getJcaName());

        //Let's set the JWT Claims
        JwtBuilder builder = Jwts.builder().setId(id)
                .setIssuedAt(now)
                .setSubject(subject)
                .setIssuer(issuer)
                .signWith(signatureAlgorithm, signingKey);

        //if it has been specified, let's add the expiration
        if (ttlMillis >= 0) {
            long expMillis = nowMillis + ttlMillis;
            Date exp = new Date(expMillis);
            builder.setExpiration(exp);
        }

        //Builds the JWT and serializes it to a compact, URL-safe string
        return builder.compact();

    }

解析Token

//Sample method to validate and read the JWT
    public static Claims parseJWT(String jwt) {

        //This line will throw an exception if it is not a signed JWS (as expected)
        Claims claims = Jwts.parser()
                .setSigningKey(DatatypeConverter.parseBase64Binary(APP_ID + APP_SECRET))
                .parseClaimsJws(jwt).getBody();
//        System.out.println("ID: " + claims.getId());
//        System.out.println("Subject: " + claims.getSubject());
//        System.out.println("Issuer: " + claims.getIssuer());
//        System.out.println("Expiration: " + claims.getExpiration());
        return claims;
    }

其中 APP_IDAPP_SECRET 可以自定义为你想要的任何值,但是不能过于简单。

你会发现我们再使用的时候没有设置Header的值,因为jjwt为了我们使用方便会根据使用的签名算法或压缩算法自动设置它们。

使用

@Test
public void createJWT(){

    String jwt = JWTUtil.createJWT("1", "111", "admin", JWTUtil.DAY_TTL);
    System.out.println(jwt);
}

@Test
public void parseJWT(){
            Claims claims = JWTUtil.parseJWT("eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJqdGkiOiIxIiwiaWF0IjoxNTQ4Mjk1NjQ0LCJzdWIiOiJhZG1pbiIsImlzcyI6IjExMSIsImV4cCI6MTU0ODMzODg0NH0.WRkyeG3MfVor02Ya4732fgGydXhtkkKSDwbxOIZ2i9Y");
    System.out.println(claims);
}

如果想使用jjwt更复杂的功能或者其他的Java实现可以去他们相应的Github上学习。

原文  https://segmentfault.com/a/1190000018006867
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