崩了啊，一個JWT把我干懵了
作者：磊哥
JWT 相比與傳統(tǒng)的 Session 會話機(jī)制，具備無狀態(tài)性（無需服務(wù)器端存儲會話信息），并且它更加靈活、更適合微服務(wù)環(huán)境下的登錄和授權(quán)判斷。JWT 是由三部分組成的：Header（頭部）、Payload（數(shù)據(jù)載荷）和 Signature（簽名）。
目前權(quán)限系統(tǒng)開發(fā)中，使用 JWT 技術(shù)的項目還是挺多的，因此在面試中被問到的頻率也比較高，所以今天我們就來看一下：什么是 JWT？為什么要用 JWT？
什么是 JWT？
JWT（JSON Web Token）是一種開放標(biāo)準(zhǔn)（RFC 7519），用于在網(wǎng)絡(luò)上安全傳輸信息的簡潔、自包含的方式。它通常被用于身份驗證和授權(quán)機(jī)制。JWT 由三部分組成：頭部（Header）、載荷（Payload）和簽名（Signature）。
- 頭部（Header）：包含了關(guān)于生成該 JWT 的信息以及所使用的算法類型。
- 載荷（Payload）：包含了要傳遞的數(shù)據(jù)，例如身份信息和其他附屬數(shù)據(jù)。JWT 官方規(guī)定了 7 個字段，可供使用：
- iss (Issuer)：簽發(fā)者。
- sub (Subject)：主題。
- aud (Audience)：接收者。
- exp (Expiration time)：過期時間。
- nbf (Not Before)：生效時間。
- iat (Issued At)：簽發(fā)時間。
- jti (JWT ID)：編號。
- 簽名（Signature）：使用密鑰對頭部和載荷進(jìn)行簽名，以驗證其完整性。
“
JWT 官網(wǎng)：https://jwt.io/
”
為什么要用 JWT？
JWT 相較于傳統(tǒng)的基于會話（Session）的認(rèn)證機(jī)制，具有以下優(yōu)勢：
- 無需服務(wù)器存儲狀態(tài)：傳統(tǒng)的基于會話的認(rèn)證機(jī)制需要服務(wù)器在會話中存儲用戶的狀態(tài)信息，包括用戶的登錄狀態(tài)、權(quán)限等。而使用 JWT，服務(wù)器無需存儲任何會話狀態(tài)信息，所有的認(rèn)證和授權(quán)信息都包含在 JWT 中，使得系統(tǒng)可以更容易地進(jìn)行水平擴(kuò)展。
- 跨域支持：由于 JWT 包含了完整的認(rèn)證和授權(quán)信息，因此可以輕松地在多個域之間進(jìn)行傳遞和使用，實現(xiàn)跨域授權(quán)。
- 適應(yīng)微服務(wù)架構(gòu)：在微服務(wù)架構(gòu)中，很多服務(wù)是獨立部署并且可以橫向擴(kuò)展的，這就需要保證認(rèn)證和授權(quán)的無狀態(tài)性。使用 JWT 可以滿足這種需求，每次請求攜帶 JWT 即可實現(xiàn)認(rèn)證和授權(quán)。
- 自包含：JWT 包含了認(rèn)證和授權(quán)信息，以及其他自定義的聲明，這些信息都被編碼在 JWT 中，在服務(wù)端解碼后使用。JWT 的自包含性減少了對服務(wù)端資源的依賴，并提供了統(tǒng)一的安全機(jī)制。
- 擴(kuò)展性：JWT 可以被擴(kuò)展和定制，可以按照需求添加自定義的聲明和數(shù)據(jù)，靈活性更高。
總結(jié)來說，使用 JWT 相較于傳統(tǒng)的基于會話的認(rèn)證機(jī)制，可以減少服務(wù)器存儲開銷和管理復(fù)雜性，實現(xiàn)跨域支持和水平擴(kuò)展，并且更適應(yīng)無狀態(tài)和微服務(wù)架構(gòu)。
JWT 基本使用
在 Java 開發(fā)中，可以借助 JWT 工具類來方便的操作 JWT，例如 HuTool 框架中的 JWTUtil。
HuTool 介紹：https://doc.hutool.cn/pages/JWTUtil/
使用 HuTool 操作 JWT 的步驟如下：
- 添加 HuTool 框架依賴
- 生成 Token
- 驗證和解析 Token
添加 HuTool 框架依賴
在 pom.xml 中添加以下信息：
<dependency>
<groupId>cn.hutool</groupId>
<artifactId>hutool-all</artifactId>
<version>5.8.16</version>
</dependency>生成 Token
Map<String, Object> map = new HashMap<String, Object>() {
private static final long serialVersionUID = 1L;
{
put("uid", Integer.parseInt("123")); // 用戶ID
put("expire_time", System.currentTimeMillis() + 1000 * 60 * 60 * 24 * 15); // 過期時間15天
}
};
JWTUtil.createToken(map, "服務(wù)器端秘鑰".getBytes());驗證和解析 Token
驗證 Token 的示例代碼如下：
String token = "eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJ1c2VyX25hbWUiOiJhZG1pbiIsInNjb3BlIjpbImFsbCJdLCJleHAiOjE2MjQwMDQ4MjIsInVzZXJJZCI6MSwiYXV0aG9yaXRpZXMiOlsiUk9MRV_op5LoibLkuozlj7ciLCJzeXNfbWVudV8xIiwiUk9MRV_op5LoibLkuIDlj7ciLCJzeXNfbWVudV8yIl0sImp0aSI6ImQ0YzVlYjgwLTA5ZTctNGU0ZC1hZTg3LTVkNGI5M2FhNmFiNiIsImNsaWVudF9pZCI6ImhhbmR5LXNob3AifQ.aixF1eKlAKS_k3ynFnStE7-IRGiD5YaqznvK2xEjBew";
JWTUtil.verify(token, "123456".getBytes());解析 Token 的示例代碼如下：
String rightToken = "eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwiYWRtaW4iOnRydWUsIm5hbWUiOiJsb29seSJ9.U2aQkC2THYV9L0fTN-yBBI7gmo5xhmvMhATtu8v0zEA";
final JWT jwt = JWTUtil.parseToken(rightToken);
jwt.getHeader(JWTHeader.TYPE);
jwt.getPayload("sub");代碼實戰(zhàn)
在登錄成功之后，生成 Token 的示例代碼如下：
// 登錄成功，使用 JWT 生成 Token
Map<String, Object> payload = new HashMap<String, Object>() {
private static final long serialVersionUID = 1L;
{
put("uid", userinfo.getUid());
put("manager", userinfo.getManager());
// JWT 過期時間為 15 天
put("exp", System.currentTimeMillis() + 1000 * 60 * 60 * 24 * 15);
}
};
String token = JWTUtil.createToken(payload, AppVariable.JWT_KEY.getBytes());例如在 Spring Cloud Gateway 網(wǎng)關(guān)中驗證 Token 的實現(xiàn)代碼如下：
import cn.hutool.jwt.JWT;
import cn.hutool.jwt.JWTUtil;
import com.example.common.AppVariable;
import org.springframework.cloud.gateway.filter.GatewayFilterChain;
import org.springframework.cloud.gateway.filter.GlobalFilter;
import org.springframework.core.Ordered;
import org.springframework.http.HttpStatus;
import org.springframework.http.server.reactive.ServerHttpResponse;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.web.server.ServerWebExchange;
import reactor.core.publisher.Mono;
import java.util.List;
/**
* 登錄過濾器（登錄判斷）
*/
@Component
public class AuthFilter implements GlobalFilter, Ordered {
// 排除登錄驗證的 URL 地址
private String[] skipAuthUrls = {"/user/add", "/user/login"};
@Override
public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
// 當(dāng)前請求的 URL
String url = exchange.getRequest().getURI().getPath();
for (String item : skipAuthUrls) {
if (item.equals(url)) {
// 繼續(xù)往下走
return chain.filter(exchange);
}
}
ServerHttpResponse response = exchange.getResponse();
// 登錄判斷
List<String> tokens =
exchange.getRequest().getHeaders().get(AppVariable.TOKEN_KEY);
if (tokens == null || tokens.size() == 0) {
// 當(dāng)前未登錄
response.setStatusCode(HttpStatus.UNAUTHORIZED);
return response.setComplete();
}
// token 有值
String token = tokens.get(0);
// JWT 效驗 token 是否有效
boolean result = false;
try {
result = JWTUtil.verify(token, AppVariable.JWT_KEY.getBytes());
} catch (Exception e) {
result = false;
}
if (!result) {
// 無效 token
response.setStatusCode(HttpStatus.UNAUTHORIZED);
return response.setComplete();
} else { // 判斷 token 是否過期
final JWT jwt = JWTUtil.parseToken(token);
// 得到過期時間
Object expObj = jwt.getPayload("exp");
if (expObj == null) {
response.setStatusCode(HttpStatus.UNAUTHORIZED);
return response.setComplete();
}
long exp = Long.parseLong(expObj.toString());
if (System.currentTimeMillis() > exp) {
// token 過期
response.setStatusCode(HttpStatus.UNAUTHORIZED);
return response.setComplete();
}
}
return chain.filter(exchange);
}
@Override
public int getOrder() {
// 值越小越早執(zhí)行
return 1;
}
}實現(xiàn)原理分析
JWT 本質(zhì)是將秘鑰存放在服務(wù)器端，并通過某種加密手段進(jìn)行加密和驗證的機(jī)制。加密簽名=某加密算法(header+payload+服務(wù)器端私鑰)，因為服務(wù)端私鑰別人不能獲取，所以 JWT 能保證自身其安全性。
小結(jié)
JWT 相比與傳統(tǒng)的 Session 會話機(jī)制，具備無狀態(tài)性（無需服務(wù)器端存儲會話信息），并且它更加靈活、更適合微服務(wù)環(huán)境下的登錄和授權(quán)判斷。JWT 是由三部分組成的：Header（頭部）、Payload（數(shù)據(jù)載荷）和 Signature（簽名）。
責(zé)任編輯：姜華
來源：
磊哥和Java
