JWT在身份验证与信息交换中的实践探索-51CTO.COM

JWT

JWT是指JSON Web Token，一种用于在网络上安全传输信息的开放标准（RFC 7519），定义了一种紧凑的、自包含的方式，用于作为JSON对象在各方之间安全地传输信息。JWT由三部分组成，分别是头部（Header）、载荷（Payload）和签名（Signature）。通常被用来在用户和服务器之间传递身份信息，以及在不同的系统之间安全地传递声明。JWT通常被用于身份验证和信息交换，特别是在前后端分离的应用中。

JWT工作示意图:

用户登录后，服务端会将用户的识别信息进行加密生成一个有有效期的token返回给用户端。
用户端收到token后将其进行保存，并在以后的每一次请求时将该token带上发送给服务器。
服务器接收到用户的token后，进行验证用户的身份、权限、有效期等信息，验证通过即放行，验证不通过就拒绝服务。

JWT由三部分组成，分别是头部（header）、载荷（payload）和签名（signature）。

头部（header）：包含了令牌的类型（即JWT）和所使用的签名算法（例如HMAC SHA256或RSA）。
载荷（payload）：包含了要传递的信息，以及一些标准的声明和自定义的声明。标准的声明包括令牌的过期时间（exp）、发布时间（iat）等。自定义的声明可以根据需要添加。
签名（signature）：使用头部指定的算法和密钥对头部和载荷进行签名，以确保令牌在传输过程中没有被篡改。

JWT的三部分使用点号（.）连接起来，形成一个完整的JWT令牌。例如：xxxxx.yyyyy.zzzzz

eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJpc3MiOiJaSEFOR1hVTiIsImJvZHkiOnsidXNlclJvbGUiOiJhZG1pbiIsInVzZXJpZCI6IjAwMSJ9LCJleHAiOjE2NjI5NTIxNjIsImlhdCI6MTY2Mjk1MTU1NywianRpIjoiZGZhN2MyZjUtNGNjMC00OWFhLWFiMDUtYzZhY2M4M2YxMDViIn0.xOleM21i7-EI0oOq83Xm-nQVOufajHCupY2QjkpwreQ

JWT通常用于身份验证和授权，因为它们可以包含用户的信息，并且可以被验证和信任。通常用于API认证，因为可以在多个系统之间安全地传递信息，而无需使用cookie或session。

JWT使用

<dependency>
    <groupId>com.auth0</groupId>
    <artifactId>java-jwt</artifactId>
    <version>4.4.0</version>
</dependency>

@Slf4j
@RestController
public class TokenController {
    @Autowired
    private TokenUtil tokenUtil;

    @PostMapping("/login")
    public String login(@RequestParam String username, @RequestParam String password){
        if(!"admin".equals(username) || !"123".equals(password)){
            log.info("账号或者密码错误！");
        }

        // 模拟从数据库中获取的用户识别信息
        String userId = "001";
        String userRole = "admin";
        Map<String,Object> dataMap = new HashMap<>();
        dataMap.put("userId", userId);
        dataMap.put("userRole", userRole);

        // 将用户识别信息存储到token中
        String token = tokenUtil.createToken(dataMap);
        log.info("生成的token为：{}", token);
        return token;
    }

    @PostMapping("/getUserInfo")
    public String getUserInfo(@RequestParam String token){
        if(ObjectUtils.isEmpty(token)){
            log.info("token不能为空！");
            return "token不能为空！";
        }

        log.info("收到的token为：{}", token);
        Map<String, Object> dataMap = tokenUtil.parseToken(token);
        String userRole = dataMap.get("userRole").toString();
        if(!"admin".equals(userRole)){
            log.info("非管理员角色，不允许访问！");
            return "非管理员角色，不允许访问！";
        }

        String userId = dataMap.get("userId").toString();
        return "允许登录，用户为：" + userId;
    }
}

@Component
public class TokenUtil {

    private static final String DEFAULT_SECRET = "666";

    private static final String DEFAULT_DATA_KEY = "body";

    private static final String DEFAULT_ISSUER = "REATHIN";

    private static final Long DEFAULT_EXPIRE_TIME = 7*24*60*60L;


    public String createToken(Map<String, Object> dataMap){
        return createToken(dataMap, DEFAULT_SECRET);
    }

    public String createToken(Map<String, Object> dataMap, String secret){
        // 指定使用的加密算法
        Algorithm algorithm = Algorithm.HMAC256(secret);
        return JWT.create()
                .withClaim(DEFAULT_DATA_KEY, dataMap)
                .withIssuer(DEFAULT_ISSUER)
                .withIssuedAt(new Date())
                .withExpiresAt(new Date(System.currentTimeMillis() + DEFAULT_EXPIRE_TIME * 1000))
                .withJWTId(UUID.randomUUID().toString())
                .sign(algorithm);
    }

    public Map<String, Object> parseToken(String token){
        return parseToken(token, DEFAULT_SECRET);
    }

    public Map<String, Object> parseToken(String token, String secret){
        // 指定使用的加密算法
        Algorithm algorithm = Algorithm.HMAC256(secret);
        JWTVerifier jwtVerifier = JWT.require(algorithm).build();
        DecodedJWT decodedJWT = jwtVerifier.verify(token);
        return decodedJWT.getClaim(DEFAULT_DATA_KEY).asMap();
    }

}

JWT优缺点

优点:

无状态性（Stateless）：JWT包含了所有用户的必要信息，服务器不需要存储用户的会话信息，因此可以轻松地扩展应用程序。
跨域支持（Cross-Origin Support）：JWT可以在跨域场景下使用，因为它可以通过HTTP头部进行传递。
安全性（Security）：JWT可以使用签名和加密来验证发送方的身份和确保数据的完整性。
灵活性（Flexibility）：JWT可以用于各种场景，包括身份验证和信息交换。

缺点:

无法撤销（Non-Revocable）：一旦JWT被签发，就无法撤销，除非设置短期过期时间。
增加网络负担（Increased Network Overhead）：由于JWT包含了用户信息，因此会增加网络传输的负担。
潜在安全风险（Potential Security Risks）：如果JWT被盗取，攻击者可以获得用户的所有信息，因此需要谨慎存储和传输JWT。
不适合存储敏感信息（Not Suitable for Storing Sensitive Information）：由于JWT可以被解码，因此不适合存储敏感信息，如密码等。