JWT概述和使用

feri發表於2018-05-25
JWT

JWT是一種用於雙方之間傳遞安全資訊的簡潔的、URL安全的表述性宣告規範。JWT作為一個開放的標準（RFC 7519），定義了一種簡潔的，自包含的方法用於通訊雙方之間以Json物件的形式安全的傳遞資訊。因為數字簽名的存在，這些資訊是可信的，JWT可以使用HMAC演算法或者是RSA的公私祕鑰對進行簽名。簡潔(Compact): 可以通過URL，POST引數或者在HTTP header傳送，因為資料量小，傳輸速度也很快 自包含(Self-contained)：負載中包含了所有使用者所需要的資訊，避免了多次查詢資料庫

JWT的主要應用場景
身份認證在這種場景下，一旦使用者完成了登陸，在接下來的每個請求中包含JWT，可以用來驗證使用者身份以及對路由，服務和資源的訪問許可權進行驗證。由於它的開銷非常小，可以輕鬆的在不同域名的系統中傳遞，所有目前在單點登入（SSO）中比較廣泛的使用了該技術。 資訊交換在通訊的雙方之間使用JWT對資料進行編碼是一種非常安全的方式，由於它的資訊是經過簽名的，可以確保傳送者傳送的資訊是沒有經過偽造的。

JWT的結構
JWT包含了使用.分隔的三部分： Header 頭部 Payload 負載 Signature 簽名

其結構看起來是這樣的Header.Payload.Signature

Header
在header中通常包含了兩部分：token型別和採用的加密演算法。{ “alg”: “HS256”, “typ”: “JWT”} 接下來對這部分內容使用 Base64Url 編碼組成了JWT結構的第一部分。

Payload
Token的第二部分是負載，它包含了claim， Claim是一些實體（通常指的使用者）的狀態和額外的後設資料，有三種型別的claim：reserved, public 和 private.Reserved claims: 這些claim是JWT預先定義的，在JWT中並不會強制使用它們，而是推薦使用，常用的有 iss（簽發者）,exp（過期時間戳）, sub（面向的使用者）, aud（接收方）, iat（簽發時間）。 Public claims：根據需要定義自己的欄位，注意應該避免衝突 Private claims：這些是自定義的欄位，可以用來在雙方之間交換資訊 負載使用的例子：{ “sub”: “1234567890”, “name”: “John Doe”, “admin”: true} 上述的負載需要經過Base64Url編碼後作為JWT結構的第二部分。

Signature
建立簽名需要使用編碼後的header和payload以及一個祕鑰，使用header中指定簽名演算法進行簽名。例如如果希望使用HMAC SHA256演算法，那麼簽名應該使用下列方式建立： HMACSHA256( base64UrlEncode(header) + “.” + base64UrlEncode(payload), secret) 簽名用於驗證訊息的傳送者以及訊息是沒有經過篡改的。 完整的JWT 完整的JWT格式的輸出是以. 分隔的三段Base64編碼，與SAML等基於XML的標準相比，JWT在HTTP和HTML環境中更容易傳遞。 下列的JWT展示了一個完整的JWT格式，它拼接了之前的Header， Payload以及祕鑰簽名：

如何使用JWT？ 在身份鑑定的實現中，傳統方法是在服務端儲存一個session，給客戶端返回一個cookie，而使用JWT之後，當使用者使用它的認證資訊登陸系統之後，會返回給使用者一個JWT，使用者只需要本地儲存該token（通常使用local storage，也可以使用cookie）即可。 當使用者希望訪問一個受保護的路由或者資源的時候，通常應該在Authorization頭部使用Bearer模式新增JWT，其內容看起來是下面這樣：Authorization: Bearer

因為使用者的狀態在服務端的記憶體中是不儲存的，所以這是一種無狀態的認證機制。服務端的保護路由將會檢查請求頭Authorization中的JWT資訊，如果合法，則允許使用者的行為。由於JWT是自包含的，因此減少了需要查詢資料庫的需要。 JWT的這些特性使得我們可以完全依賴其無狀態的特性提供資料API服務，甚至是建立一個下載流服務。因為JWT並不使用Cookie的，所以你可以使用任何域名提供你的API服務而不需要擔心跨域資源共享問題（CORS）。 下面的序列圖展示了該過程：

為什麼要使用JWT？ 相比XML格式，JSON更加簡潔，編碼之後更小，這使得JWT比SAML更加簡潔，更加適合在HTML和HTTP環境中傳遞。 在安全性方面，SWT只能夠使用HMAC演算法和共享的對稱祕鑰進行簽名，而JWT和SAML token則可以使用X.509認證的公私祕鑰對進行簽名。與簡單的JSON相比，XML和XML數字簽名會引入複雜的安全漏洞。 因為JSON可以直接對映為物件，在大多數程式語言中都提供了JSON解析器，而XML則沒有這麼自然的文件-物件對映關係，這就使得使用JWT比SAML更方便 java json web token工具類

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);

    //生成簽名金鑰
    byte[] apiKeySecretBytes = DatatypeConverter.parseBase64Binary(base64Secret);
    Key signingKey = new SecretKeySpec(apiKeySecretBytes, signatureAlgorithm.getJcaName());

    //新增構成JWT的引數
    JwtBuilder builder = Jwts.builder().setHeaderParam("typ", "JWT")
            .claim("user_name", username)
            .claim("user_role", roles)
            .claim("user_privilege", privileges)
            .signWith(signatureAlgorithm, signingKey);
    //新增Token過期時間
    if (expiresSecond >= 0) {
        long expMillis = nowMillis + expiresSecond;
        Date exp = new Date(expMillis);
        builder.setExpiration(exp).setNotBefore(now);
    }

    //生成JWT
    return builder.compact();
}

}

原作者：Renky
連結：https://www.jianshu.com/p/2fdc20a42c41

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