JWT令牌研究

1、JWT介绍

在介绍JWT之前先看一下传统校验令牌的方法，如下图：

问题：

​ 传统授权方法的问题是用户每次请求资源服务，资源服务都需要携带令牌访问认证服务去校验令牌的合法性，并根据令牌获取用户的相关信息，性能低下。为什么会说性能低下呢? 原因就是用户（客户端）请求资源服务，资源服务都需要携带令牌访问认证服务去校验令牌的合法性，要明确一来一回的请求和响应都是需要消耗时间的哦。

​ 解决方法：

​ 使用JWT的思路是，用户认证通过后 会得到一个JWT令牌，JWT令牌中已经包括了用户相关的信息，客户端只需要携带JWT访问资源服务，资源服务根据事先约定的算法自行完成令牌校验（这就是比较厉害的哦），无需每次都请求认证服务完成授权（耗时短）。

JWT令牌授权过程如下图：

说半天了，还不知道什么是JWT令牌吧，请听老夫细细道来：

1.1、概念

什么是JWT？

JSON Web Token（JWT）是一个开放的行业标准（RFC 7519），它定义了一种简介的、自包含的协议格式，用于在通信双方传递json对象，传递的信息经过数字签名可以被验证和信任。JWT可以使用HMAC算法或使用RSA的公钥/私钥对来签名，防止被篡改。

英语比较好的同学，可以去官网看看哦（前提你必须能看老外的网站）。

官网：https://jwt.io/

标准：https://tools.ietf.org/html/rfc7519

我给你贴个图，慢慢看吧

JWT令牌的优点：

1、jwt基于json，非常方便解析。

2、可以在令牌中自定义丰富的内容，易扩展。

3、通过非对称加密算法及数字签名技术，JWT防止篡改，安全性高。

4、资源服务使用JWT可不依赖认证服务即可完成授权。

缺点：

１、JWT令牌较长，占存储空间比较大。

1.2、令牌结构

通过学习JWT令牌结构为自定义jwt令牌打好基础。

JWT令牌由三部分组成（Header，Payload，Signature），每部分中间使用点（.）分隔，比如：xxxxx.yyyyy.zzzzz

1、Header

第二部分是头部包括令牌的类型（即JWT）及使用的哈希算法（如HMAC SHA256或RSA）

一个例子如下：

下边是Header部分的内容


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

将上边的内容使用Base64Url编码，得到一个字符串就是JWT令牌的第一部分。

2、Payload

第二部分是负载，内容也是一个json对象，它是存放有效信息的地方，它可以存放jwt提供的现成字段，比如：iss（签发者）,exp（过期时间戳）, sub（面向的用户）等，也可自定义字段。

此部分不建议存放敏感信息，因为此部分可以解码还原原始内容。

最后将第二部分负载使用Base64Url编码，得到一个字符串就是JWT令牌的第二部分。

一个例子：

 
{
  "sub": "1234567890",
  "name": "456",
  "admin": true
}
​

3、Signature

第三部分是签名，此部分用于防止jwt内容被篡改。

这个部分使用base64url将前两部分进行编码，编码后使用点（.）连接组成字符串，最后使用header中声明签名算法进行签名。

一个例子：

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

base64UrlEncode(header)：jwt令牌的第一部分。

base64UrlEncode(payload)：jwt令牌的第二部分。

secret：签名所使用的密钥。

1.3、JWT入门

Spring Security 提供对JWT的支持，本文我们使用Spring Security 提供的JwtHelper来创建JWT令牌，校验JWT令牌等操作。

生成私钥和公钥

JWT令牌生成采用非对称加密算法

1、生成密钥证书

下边命令生成密钥证书，采用RSA 算法每个证书包含公钥和私钥

keytool -genkeypair -alias jykey -keyalg RSA -keypass jiaoyu -keystore jy.keystore -storepass jiaoyukeystore

Keytool 是一个java提供的证书管理工具

-alias：密钥的别名

-keyalg：使用的hash算法

-keypass：密钥的访问密码

-keystore：密钥库文件名，jy.keystore保存了生成的证书

-storepass：密钥库的访问密码

查询证书信息：

keytool -list -keystore jy.keystore

删除别名

keytool -delete -alias jykey -keystore jy.keystore

2、导出公钥

openssl是一个加解密工具包，这里使用openssl来导出公钥信息。

安装 openssl：http://slproweb.com/products/Win32OpenSSL.html

我的安装资料为Win64OpenSSL-1_1_0g.exe

配置openssl的path环境变量（可以参考哦），本教程配置在D:OpenSSL-Win64in

cmd进入jy.keystore文件所在目录执行如下命令：

keytool -list -rfc --keystore jy.keystore | openssl x509 -inform pem -pubkey

输入密钥库密码：

下边这一段就是公钥内容：

-----BEGIN PUBLIC KEY-----MIIBIjANBgkqhkiG9w0BAQEFAAOCAQ8AMIIBCgKCAQEAijyxMdq4S6L1Af1rtB8SjCZHNgsQG8JTfGy55eYvzG0B/E4AudR2prSRBvF7NYPL47scRCNPgLnvbQczBHbBug6uOr78qnWsYxHlW6Aa5dI5NsmOD4DLtSw8eX0hFyK5Fj6ScYOSFBz9cd1nNTvx2+oIv0lJDcpQdQhsfgsEr1ntvWterZt/8r7xNN83gHYuZ6TM5MYvjQNBc5qC7Krs9wM7UoQuL+s0X6RlOib7/mcLn/lFLsLDdYQAZkSDx/6+t+1oHdMarChIPYT1sx9Dwj2j2mvFNDTKKKKAq0cv14Vrhz67Vjmz2yMJePDqUi0JYS2r0iIo7n8vN7s83v5uOQIDAQAB-----END PUBLIC KEY-----

将上边的公钥拷贝到文本文件中，合并为一行。

1.4、生成jwt令牌

在认证工程创建测试类，测试jwt令牌的生成与验证。

 
//生成一个jwt令牌
@Test
public void testCreateJwt(){
    //证书文件
    String key_location = "jy.keystore";
    //密钥库密码
    String keystore_password = "jiaoyukeystore";
    //访问证书路径
    ClassPathResource resource = new ClassPathResource(key_location);
    //密钥工厂
    KeyStoreKeyFactory keyStoreKeyFactory = new KeyStoreKeyFactory(resource, keystore_password.toCharArray());
    //密钥的密码，此密码和别名要匹配
    String keypassword = "jiaoyu";
    //密钥别名
    String alias = "jykey";
    //密钥对（密钥和公钥）
    KeyPair keyPair = keyStoreKeyFactory.getKeyPair(alias,keypassword.toCharArray());
    //私钥
    RSAPrivateKey aPrivate = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();
    //定义payload信息
    Map<String, Object> tokenMap = new HashMap<>();
    tokenMap.put("id", "123");
    tokenMap.put("name", "mrt");
    tokenMap.put("roles", "r01,r02");
    tokenMap.put("ext", "1");
    //生成jwt令牌
    Jwt jwt = JwtHelper.encode(JSON.toJSONString(tokenMap), new RsaSigner(aPrivate));
    //取出jwt令牌
    String token = jwt.getEncoded();
    System.out.println("token="+token);
​
}

1.5、验证jwt令牌

 
//资源服务使用公钥验证jwt的合法性，并对jwt解码
    @Test
    public void testVerify(){
        //jwt令牌
        String token ="eyJhbGciOiJSUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJleHQiOiIxIiwicm9sZXMiOiJyMDEscjAyIiwibmFtZSI6Im1ydCIsImlkIjoiMTIzIn0.KK7_67N5d1Dthd1PgDHMsbi0UlmjGRcm_XJUUwseJ2eZyJJWoPP2IcEZgAU3tUaaKEHUf9wSRwaDgwhrwfyIcSHbs8oy3zOQEL8j5AOjzBBs7vnRmB7DbSaQD7eJiQVJOXO1QpdmEFgjhc_IBCVTJCVWgZw60IEW1_Lg5tqaLvCiIl26K48pJB5f-le2zgYMzqR1L2LyTFkq39rG57VOqqSCi3dapsZQd4ctq95SJCXgGdrUDWtD52rp5o6_0uq-mrbRdRxkrQfsa1j8C5IW2-T4eUmiN3f9wF9JxUK1__XC1OQkOn-ZTBCdqwWIygDFbU7sf6KzfHJTm5vfjp6NIA";
        //公钥
        String publickey = "-----BEGIN PUBLIC KEY-----MIIBIjANBgkqhkiG9w0BAQEFAAOCAQ8AMIIBCgKCAQEAijyxMdq4S6L1Af1rtB8SjCZHNgsQG8JTfGy55eYvzG0B/E4AudR2prSRBvF7NYPL47scRCNPgLnvbQczBHbBug6uOr78qnWsYxHlW6Aa5dI5NsmOD4DLtSw8eX0hFyK5Fj6ScYOSFBz9cd1nNTvx2+oIv0lJDcpQdQhsfgsEr1ntvWterZt/8r7xNN83gHYuZ6TM5MYvjQNBc5qC7Krs9wM7UoQuL+s0X6RlOib7/mcLn/lFLsLDdYQAZkSDx/6+t+1oHdMarChIPYT1sx9Dwj2j2mvFNDTKKKKAq0cv14Vrhz67Vjmz2yMJePDqUi0JYS2r0iIo7n8vN7s83v5uOQIDAQAB-----END PUBLIC KEY-----";
        //校验jwt
        Jwt jwt = JwtHelper.decodeAndVerify(token, new RsaVerifier(publickey));
        //获取jwt原始内容
        String claims = jwt.getClaims();
        //jwt令牌
        String encoded = jwt.getEncoded();
        System.out.println(encoded);
    }

到这里本文就告一段落了，如果的新的内容将会随时更新的，尽请关注。

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