什么是JWT

Json web token (JWT), 是為了在網絡應用環境間傳遞聲明而執行的一種基于JSON的開放標準((RFC 7519).定義了一種簡潔的，自包含的方法用于通信雙方之間以JSON對象的形式安全的傳遞信息。因為數字簽名的存在，這些信息是可信的，JWT可以使用HMAC算法或者是RSA的公私秘鑰對進行簽名。

JWT請求流程

image.png

1. 用戶使用賬號和面發出post請求；

2. 服務器使用私鑰創建一個jwt；

3. 服務器返回這個jwt給瀏覽器；

4. 瀏覽器將該jwt串在請求頭中像服務器發送請求；

5. 服務器驗證該jwt；

6. 返回響應的資源給瀏覽器。

JWT的主要應用場景

身份認證在這種場景下，一旦用戶完成了登陸，在接下來的每個請求中包含JWT，可以用來驗證用戶身份以及對路由，服務和資源的訪問權限進行驗證。由于它的開銷非常小，可以輕松的在不同域名的系統中傳遞，所有目前在單點登錄(SSO)中比較廣泛的使用了該技術。 信息交換在通信的雙方之間使用JWT對數據進行編碼是一種非常安全的方式，由于它的信息是經過簽名的，可以確保發送者發送的信息是沒有經過偽造的。

優點

1.簡潔(Compact): 可以通過URL，POST參數或者在HTTP header發送，因為數據量小，傳輸速度也很快

2.自包含(Self-contained)：負載中包含了所有用戶所需要的信息，避免了多次查詢數據庫

3.因為Token是以JSON加密的形式保存在客戶端的，所以JWT是跨語言的，原則上任何web形式都支持。

4.不需要在服務端保存會話信息，特別適用于分布式微服務。

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JWT的結構

JWT是由三段信息構成的，將這三段信息文本用.連接一起就構成了JWT字符串。

就像這樣:

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiYWRtaW4iOnRydWV9.TJVA95OrM7E2cBab30RMHrHDcEfxjoYZgeFONFh7HgQ

JWT包含了三部分：

Header 頭部(標題包含了令牌的元數據，并且包含簽名和/或加密算法的類型)

Payload 負載 (類似于飛機上承載的物品)

Signature 簽名/簽證

Header

JWT的頭部承載兩部分信息：token類型和采用的加密算法。

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

聲明類型:這里是jwt

聲明加密的算法:通常直接使用 HMAC SHA256

加密算法是單向函數散列算法，常見的有MD5、SHA、HAMC。

MD5(message-digest algorithm 5)(信息-摘要算法)縮寫，廣泛用于加密和解密技術，常用于文件校驗。校驗？不管文件多大，經過MD5后都能生成唯一的MD5值

SHA (Secure Hash Algorithm，安全散列算法)，數字簽名等密碼學應用中重要的工具，安全性高于MD5

HMAC (Hash Message Authentication Code)，散列消息鑒別碼，基于密鑰的Hash算法的認證協議。用公開函數和密鑰產生一個固定長度的值作為認證標識，用這個標識鑒別消息的完整性。常用于接口簽名驗證

Payload

載荷就是存放有效信息的地方。

有效信息包含三個部分

1.標準中注冊的聲明

2.公共的聲明

3.私有的聲明

標準中注冊的聲明 (建議但不強制使用) ：

iss: jwt簽發者

sub: 面向的用戶(jwt所面向的用戶)

aud: 接收jwt的一方

exp: 過期時間戳(jwt的過期時間，這個過期時間必須要大于簽發時間)

nbf: 定義在什么時間之前，該jwt都是不可用的.

iat: jwt的簽發時間

jti: jwt的唯一身份標識，主要用來作為一次性token,從而回避重放攻擊。

公共的聲明 ：

公共的聲明可以添加任何的信息，一般添加用戶的相關信息或其他業務需要的必要信息.但不建議添加敏感信息，因為該部分在客戶端可解密.

私有的聲明 ：

私有聲明是提供者和消費者所共同定義的聲明，一般不建議存放敏感信息，因為base64是對稱解密的，意味著該部分信息可以歸類為明文信息。

Signature

jwt的第三部分是一個簽證信息

這個部分需要base64加密后的header和base64加密后的payload使用.連接組成的字符串，然后通過header中聲明的加密方式進行加鹽secret組合加密，然后就構成了jwt的第三部分。

密鑰secret是保存在服務端的，服務端會根據這個密鑰進行生成token和進行驗證，所以需要保護好。

下面來進行SpringBoot和JWT的集成

引入JWT依賴,由于是基于Java，所以需要的是java-jwt

com.auth0java-jwt3.4.0

需要自定義兩個注解

用來跳過驗證的PassToken

@Target({ElementType.METHOD,ElementType.TYPE})@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)public@interfacePassToken{booleanrequired()default true;}

需要登錄才能進行操作的注解UserLoginToken

@Target({ElementType.METHOD,ElementType.TYPE})@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)public@interfaceUserLoginToken{booleanrequired()default true;}

@Target:注解的作用目標

@Target(ElementType.TYPE)——接口、類、枚舉、注解

@Target(ElementType.FIELD)——字段、枚舉的常量

@Target(ElementType.METHOD)——方法

@Target(ElementType.PARAMETER)——方法參數

@Target(ElementType.CONSTRUCTOR)——構造函數

@Target(ElementType.LOCAL_VARIABLE)——局部變量

@Target(ElementType.ANNOTATION_TYPE)——注解

@Target(ElementType.PACKAGE)——包

@Retention：注解的保留位置

RetentionPolicy.SOURCE:這種類型的Annotations只在源代碼級別保留,編譯時就會被忽略,在class字節碼文件中不包含。

RetentionPolicy.CLASS:這種類型的Annotations編譯時被保留,默認的保留策略,在class文件中存在,但JVM將會忽略,運行時無法獲得。

RetentionPolicy.RUNTIME:這種類型的Annotations將被JVM保留,所以他們能在運行時被JVM或其他使用反射機制的代碼所讀取和使用。

@Document：說明該注解將被包含在javadoc中

@Inherited：說明子類可以繼承父類中的該注解

簡單自定義一個實體類User,使用lombok簡化實體類的編寫

@Data@AllArgsConstructor@NoArgsConstructorpublicclassUser{String Id;String username;String password;}

需要寫token的生成方法

publicStringgetToken(User user){String token="";token=JWT.create().withAudience(user.getId()).sign(Algorithm.HMAC256(user.getPassword()));returntoken;}

Algorithm.HMAC256():使用HS256生成token,密鑰則是用戶的密碼，唯一密鑰的話可以保存在服務端。

withAudience()存入需要保存在token的信息，這里我把用戶ID存入token中

接下來需要寫一個攔截器去獲取token并驗證token

publicclassAuthenticationInterceptorimplementsHandlerInterceptor{@AutowiredUserServiceuserService;@OverridepublicbooleanpreHandle(HttpServletRequesthttpServletRequest,HttpServletResponsehttpServletResponse,Objectobject)throwsException{Stringtoken=httpServletRequest.getHeader("token");// 從 http 請求頭中取出 token// 如果不是映射到方法直接通過if(!(objectinstanceofHandlerMethod)){returntrue;}HandlerMethodhandlerMethod=(HandlerMethod)object;Methodmethod=handlerMethod.getMethod();//檢查是否有passtoken注釋，有則跳過認證if(method.isAnnotationPresent(PassToken.class)){PassTokenpassToken=method.getAnnotation(PassToken.class);if(passToken.required()){returntrue;}}//檢查有沒有需要用戶權限的注解if(method.isAnnotationPresent(UserLoginToken.class)){UserLoginTokenuserLoginToken=method.getAnnotation(UserLoginToken.class);if(userLoginToken.required()){// 執行認證if(token==null){thrownewRuntimeException("無token，請重新登錄");}// 獲取 token 中的 user idStringuserId;try{userId=JWT.decode(token).getAudience().get(0);}catch(JWTDecodeExceptionj){thrownewRuntimeException("401");}Useruser=userService.findUserById(userId);if(user==null){thrownewRuntimeException("用戶不存在，請重新登錄");}// 驗證 tokenJWTVerifierjwtVerifier=JWT.require(Algorithm.HMAC256(user.getPassword())).build();try{jwtVerifier.verify(token);}catch(JWTVerificationExceptione){thrownewRuntimeException("401");}returntrue;}}returntrue;}@OverridepublicvoidpostHandle(HttpServletRequesthttpServletRequest,HttpServletResponsehttpServletResponse,Objecto,ModelAndViewmodelAndView)throwsException{}@OverridepublicvoidafterCompletion(HttpServletRequesthttpServletRequest,HttpServletResponsehttpServletResponse,Objecto,Exceptione)throwsException{}

實現一個攔截器就需要實現HandlerInterceptor接口

HandlerInterceptor接口主要定義了三個方法

1.boolean preHandle ()：

預處理回調方法,實現處理器的預處理，第三個參數為響應的處理器,自定義Controller,返回值為true表示繼續流程(如調用下一個攔截器或處理器)或者接著執行

postHandle()和afterCompletion()；false表示流程中斷，不會繼續調用其他的攔截器或處理器，中斷執行。

2.void postHandle()：

后處理回調方法，實現處理器的后處理(DispatcherServlet進行視圖返回渲染之前進行調用)，此時我們可以通過modelAndView(模型和視圖對象)對模型數據進行處理或對視圖進行處理，modelAndView也可能為null。

3.void afterCompletion():

整個請求處理完畢回調方法,該方法也是需要當前對應的Interceptor的preHandle()的返回值為true時才會執行，也就是在DispatcherServlet渲染了對應的視圖之后執行。用于進行資源清理。整個請求處理完畢回調方法。如性能監控中我們可以在此記錄結束時間并輸出消耗時間，還可以進行一些資源清理，類似于try-catch-finally中的finally，但僅調用處理器執行鏈中

主要流程:

1.從http請求頭中取出token，

2.判斷是否映射到方法

3.檢查是否有passtoken注釋，有則跳過認證

4.檢查有沒有需要用戶登錄的注解，有則需要取出并驗證

5.認證通過則可以訪問，不通過會報相關錯誤信息

配置攔截器

在配置類上添加了注解@Configuration，標明了該類是一個配置類并且會將該類作為一個SpringBean添加到IOC容器內

@ConfigurationpublicclassInterceptorConfigextendsWebMvcConfigurerAdapter{@OverridepublicvoidaddInterceptors(InterceptorRegistryregistry){registry.addInterceptor(authenticationInterceptor()).addPathPatterns("/**");// 攔截所有請求，通過判斷是否有 @LoginRequired 注解 決定是否需要登錄}@BeanpublicAuthenticationInterceptorauthenticationInterceptor(){returnnewAuthenticationInterceptor();}}

WebMvcConfigurerAdapter該抽象類其實里面沒有任何的方法實現，只是空實現了接口

WebMvcConfigurer內的全部方法，并沒有給出任何的業務邏輯處理，這一點設計恰到好處的讓我們不必去實現那些我們不用的方法，都交由WebMvcConfigurerAdapter抽象類空實現,如果我們需要針對具體的某一個方法做出邏輯處理,僅僅需要在

WebMvcConfigurerAdapter子類中@Override對應方法就可以了。

注：

在SpringBoot2.0及Spring 5.0中WebMvcConfigurerAdapter已被廢棄

網上有說改為繼承WebMvcConfigurationSupport，不過試了下，還是過期的

解決方法:

直接實現WebMvcConfigurer(官方推薦)

@ConfigurationpublicclassInterceptorConfigimplementsWebMvcConfigurer{@OverridepublicvoidaddInterceptors(InterceptorRegistryregistry){registry.addInterceptor(authenticationInterceptor()).addPathPatterns("/**");}@BeanpublicAuthenticationInterceptorauthenticationInterceptor(){returnnewAuthenticationInterceptor();}}

InterceptorRegistry內的addInterceptor需要一個實現HandlerInterceptor接口的攔截器實例，addPathPatterns方法用于設置攔截器的過濾路徑規則。

這里我攔截所有請求，通過判斷是否有@LoginRequired注解 決定是否需要登錄

在數據訪問接口中加入登錄操作注解

@RestController@RequestMapping("api")publicclassUserApi{@AutowiredUserService userService;@AutowiredTokenService tokenService;//登錄@PostMapping("/login")publicObjectlogin(@RequestBodyUser user){JSONObject jsonObject=newJSONObject();User userForBase=userService.findByUsername(user);if(userForBase==null){jsonObject.put("message","登錄失敗,用戶不存在");returnjsonObject;}else{if(!userForBase.getPassword().equals(user.getPassword())){jsonObject.put("message","登錄失敗,密碼錯誤");returnjsonObject;}else{String token=tokenService.getToken(userForBase);jsonObject.put("token",token);jsonObject.put("user",userForBase);returnjsonObject;}}}@UserLoginToken@GetMapping("/getMessage")publicStringgetMessage(){return"你已通過驗證";}}

不加注解的話默認不驗證，登錄接口一般是不驗證的。在getMessage()中我加上了登錄注解，說明該接口必須登錄獲取token后，在請求頭中加上token并通過驗證才可以訪問

下面進行測試，啟動項目，使用postman測試接口

在沒token的情況下訪問api/getMessage接口

image.png

我這里使用了統一異常處理，所以只看到錯誤message

下面進行登錄，從而獲取token

image.png

登錄操作我沒加驗證注解，所以可以直接訪問

把token加在請求頭中，再次訪問api/getMessage接口

image.png

注意:這里的key一定不能錯，因為在攔截器中是取關鍵字token的值

String token = httpServletRequest.getHeader("token");

加上token之后就可以順利通過驗證和進行接口訪問了

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作者：意識流丶

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來源：簡書

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總結

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