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关于java:Java基于JWT的token认证

作者：

jiezi

在

一、背景引入

因为Http协定自身是无状态的，那么服务器是怎么辨认两次申请是不是来自同一个客户端呢，传统用户辨认是基于seesion和cookie实现的。大抵流程如下：

  1. 用户向服务器发送用户名和明码申请用户进行校验，校验通过后创立session绘画，并将用户相干信息保留到session中服务器将sessionId回写到用户浏览器cookie中用户当前的申请，都会鞋带cookie发送到服务器服务器失去cookie中的sessionId，从session汇合中找到该用户的session回话，辨认用户

这种模式有很多毛病，对于分布式架构的反对以及扩展性不是很好。而且session是保留在内存中，单台服务器部署如果登陆用户过多占用服务器资源也多，做集群必须得实现session共享的话，集群数量又不易太多，否则服务器之间频繁同步session也会十分耗性能。当然也能够引入长久层，将session保留在数据库或者redis中，保留数据库的话效率不高，存redis效率高，然而对redis依赖太重，如果redis挂了，影响整个利用。还有一种方法就是不存服务器，而是把用户标识数据存在浏览器，浏览器每次申请都携带该数据，服务器做校验，这也是JWT的思维。

二、JWT介绍

2.1 概念介绍

Json Web Token（JWT）是目前比拟风行的跨域认证解决方案，是一种基于JSON的开发规范，因为数据是能够通过签名加密的，比拟安全可靠，个别用于前端和服务器之间传递信息，也能够用在挪动端和后盾传递认证信息。

2.2 组成构造

JWT就是一段字符串，格局如下：

eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJhdWQiOiIxIn0.qfd0GelhE1aGr15LrnYlIZ_3UToaOM5HeMcXrmDG

因为三局部组成，之间用”.”接。第一局部是头信息Header，两头局部是载荷Payload，最初局部是签名信息Signature。

头信息Header：形容JWT根本信息，typ示意采纳JWT令牌，alg(algorithm)示意采纳什么算法进行签名，常见算法有HmacSHA256（HS256）、HmacSHA384（HS384）、HmacSHA512（HS512）、SHA256withECDSA（ES256）、SHA256withRSA（RS256）、SHA512withRSA（RS512）等。如果采纳HS256则头信息结构为：

{
 "typ": "JWT",
 "alg": "HS256
}

载荷Payload：载荷（也能够叫载体）是具体的传输内容，包含一些规范属性，iss: 该JWT的签发者，exp: 过期工夫戳，iat: 签发工夫戳，jti: JWTID等等。也能够增加其余须要传递的内容数据。构造为：

{
 "iss": "kkk",
 "iat": 1548818203,
 "exp": 1548818212,
 "sub": "test.com
}

签名Signature：对头信息和载荷进行签名，保障传输过程中信息不被篡改，比方：将头信息和载荷别离进行base64加密失去字符串a和b，将字符串a和b以点相连并签名失去字符串c，将字符串a、b、c以点相连失去最终token。

2.3 验证流程

应用JWT的验证流程为：

  1. 用户提交用户名，明码到服务器后盾后盾验证通过，服务器端生成Token字符串，返回到客户端客户端保留Token，下一次申请资源时，附带上Token信息服务器端验证Token是否由服务器签发的（个别在拦截器中验证），若Token验证通过，则返回须要的资源

验证流程和基于session大体雷同，只不过不是基于session，而是采纳拦截器在代码中试验验证，返回给客户端的也不是sessionid，而是通过肯定算法得进去的token字符串。

2.4 源码剖析

Java中有封装好的开源哭JWT能够间接应用，上面就剖析下要害代码验证以下内容。

Header头信息结构剖析要害源码如下：

//token生成办法
public static void main(String[] args) {
 String token= JWT.create().withAudience("audience")
 .withIssuedAt(new Date())
 .withSubject("subject")
 .withExpiresAt(new Date()).withJWTId("jtiid")
 .sign(Algorithm.HMAC256(user.getPassword()));
}
public abstract class Algorithm {
 private final String name;
 private final String description;
 //...其余办法省略...
 public static Algorithm HMAC256(String secret) throws IllegalArgumentException {
 return new HMACAlgorithm("HS256", "HmacSHA256", secret);
 }
 //...其余办法省略...
}
class HMACAlgorithm extends Algorithm {
 private final CryptoHelper crypto;
 private final byte[] secret；
 //...其余办法省略...
HMACAlgorithm(String id, String algorithm, byte[] secretBytes)
throws IllegalArgumentException {
this(new CryptoHelper(), id, algorithm, secretBytes);
}
//...其余办法省略..
}
public String sign(Algorithm algorithm) throws IllegalArgumentException,
JWTCreationException {
 if (algorithm == null) {
 throw new IllegalArgumentException("The Algorithm cannot be null.");
} else {
 this.headerClaims.put("alg", algorithm.getName());
 this.headerClaims.put("typ", "JWT");
 String signingKeyId = algorithm.getSigningKeyId();
 if (signingKeyId != null) {
 this.withKeyId(signingKeyId);
}
public final class JWTCreator {
 private final Algorithm algorithm;
 private final String headerJson;
 private final String payloadJson;
 private JWTCreator(Algorithm algorithm,
 Map<String, Object> headerClaims,
 Map<String, Object> payloadClaims) throws JWTCreationException {
 this.algorithm = algorithm;
 try {
 ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();
 SimpleModule module = new SimpleModule();
 module.addSerializer(ClaimsHolder.class, new PayloadSerializer());
 mapper.registerModule(module);
 mapper.configure(MapperFeature.SORT_PROPERTIES_ALPHABETICALLY, true);
 this.headerJson = mapper.writeValueAsString(headerClaims);
 this.payloadJson =
 mapper.writeValueAsString(new ClaimsHolder(payloadClaims));
 } catch (JsonProcessingException var6) {
 throw new JWTCreationException(
 "Some of the Claims couldn't be converted to a valid JSON format.",
 var6);
 }
}
//...其余办法省略...

headerClaims是一个Map，包含两个属性typ和alg，typ值固定JWT，alg传过来的签名算法这里应用的

HmacSHA256简称HS256。typ和alg组成Header头信息。

Payload载荷构造剖析要害源码如下：

public abstract class JWT {
 public JWT() {
 }
 public static DecodedJWT decode(String token) throws JWTDecodeException {
 return new JWTDecoder(token);
 }
 public static Verification require(Algorithm algorithm) {
 return JWTVerifier.init(algorithm);
 }
 public static Builder create() {
 return JWTCreator.init();
 }
}
public static class Builder {
 private final Map<String, Object> payloadClaims = new HashMap();
 private Map<String, Object> headerClaims = new HashMap();
 Builder() {
 }
 public JWTCreator.Builder withHeader(Map<String, Object> headerClaims) {
 this.headerClaims = new HashMap(headerClaims);
 return this;
 }
 public JWTCreator.Builder withKeyId(String keyId) {
 this.headerClaims.put("kid", keyId);
 return this;
 }
 public JWTCreator.Builder withIssuer(String issuer) {
 this.addClaim("iss", issuer);//签发人
 return this;
 }
 public JWTCreator.Builder withSubject(String subject) {
 this.addClaim("sub", subject);//主题
 return this;
 }
 public JWTCreator.Builder withAudience(String... audience) {
 this.addClaim("aud", audience);//承受一方
 return this;
 }
 public JWTCreator.Builder withExpiresAt(Date expiresAt) {
 this.addClaim("exp", expiresAt);//过期工夫
 return this;
 }
 public JWTCreator.Builder withNotBefore(Date notBefore) {
 this.addClaim("nbf", notBefore);//失效工夫
 return this;
 }
 public JWTCreator.Builder withIssuedAt(Date issuedAt) {
 this.addClaim("iat", issuedAt);//签发工夫
 return this;
 }
 public JWTCreator.Builder withJWTId(String jwtId) {
 this.addClaim("jti", jwtId);//编号
 return this;
 }
 public JWTCreator.Builder withClaim(String name, Boolean value)
 throws IllegalArgumentException {
 this.assertNonNull(name);
 this.addClaim(name, value);
 return this;
 }
 public JWTCreator.Builder withClaim(String name, Integer value)
 throws IllegalArgumentException {
 this.assertNonNull(name);
 this.addClaim(name, value);
 return this;
 }
 //...其余办法省略...
}

Payload是一个json对象，寄存须要传递的数据，JTW默认规定了几个属性，如果须要增加其余属性能够调用其重载办法witchClaim()增加。

Signature签名局部源码如下：

private String sign() throws SignatureGenerationException {
 String header = Base64.encodeBase64URLSafeString(
 this.headerJson.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
 String payload = Base64.encodeBase64URLSafeString(
 this.payloadJson.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
 String content = String.format("%s.%s", header, payload);
 byte[] signatureBytes = this.algorithm.sign(
 content.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
 String signature = Base64.encodeBase64URLSafeString(signatureBytes);
 return String.format("%s.%s", content, signature);
}

从这里能够看出，所谓token就是别离对header和payload的json字符串做Base64加密失去a和b，并将后果拼接一起，在进行签名失去c，最终把a、b、c三局部内容以点拼接起来造成token，返回客户端保留，客户端当前每次申请都在header中退出token，服务器采纳拦截器形式获取header中的token做校验，辨认用户。

三、示例

3.1 数据筹备

创立用户表

3.2 搭建springboot工程

设置工程Group、Artifact、Version、Name等信息

Spring Boot的版本抉择2.0.8，抉择导入web的起步器

创立工程胜利之后，将各个包创立进去，工程目录构造如下：

3.3 引入pom依赖

3.4 编写application.yml配置文件

3.5 编写User实体类

Result类：用于对立返回音讯的封装

TokenUtil类，用于生成token

VerifyToken注解类：加到controller办法上示意该办法须要验证token。

3.6 编写mapper接口和service层

mapper类：

UserService接口：

UserServiceImpl实现类：

3.7 编写拦截器和全局异样处理器

AuthInterceptor拦截器类：用于token验证。

全局异样处理器GloabllExceptionHandler：用于异样的捕捉。

3.8 编写配置类及controller

拦截器配置类InterceptorConfig：配置拦挡所有申请

UserController类：

3.9 测试

测试1：应用postman发送get申请http://localhost:8088/user/getUser?id=1

测试2：发送post申请http://localhost:8088/user/login 明码成心输错

测试3：发送post申请http://localhost:8088/user/login 填正确的用户名明码

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