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如何利用JWT来实现对API的授权访问
作者：xcbeyond
疯狂源自梦想，技术成就辉煌！微信公众号：《程序猿技术大咖》号主，专注后端开发多年，拥有丰富的研发经验，乐于技术输出、分享，现阶段从事微服务架构项目的研发工作，涉及架构设计、技术选型、业务研发等工作。对于Java、微服务、数据库、Docker有深入了解，并有大量的调优经验。
什么是JWT
JWT(JSON Web Token)是一个开放标准（RFC 7519），它定义了一种紧凑且独立的方式，可以在各个系统之间用JSON作为对象安全地传输信息，并且可以保证所传输的信息不会被篡改。
JWT通常有两种应用场景：
授权。这是最常见的JWT使用场景。一旦用户登录，每个后续请求将包含一个JWT，作为该用户访问资源的令牌。
信息交换。可以利用JWT在各个系统之间安全地传输信息，JWT的特性使得接收方可以验证收到的内容是否被篡改。
本文讨论第一点，如何利用JWT来实现对API的授权访问。这样就只有经过授权的用户才可以调用API。
JWT的结构
JWT由三部分组成，用.分割开。
Header
第一部分为Header，通常由两部分组成：令牌的类型，即JWT，以及所使用的加密算法。
{
"alg": "HS256",
"typ": "JWT"
}
Base64加密后，就变成了:
eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9
Payload
第二部分为Payload，里面可以放置自定义的信息，以及过期时间、发行人等。
{
"sub": "1234567890",
"name": "John Doe",
"iat": 1516239022
}
Base64加密后，就变成了:
eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiaWF0IjoxNTE2MjM5MDIyfQ
Signature
第三部分为Signature，计算此签名需要四部分信息：
Header里的算法信息
Header
Payload
一个自定义的秘钥
接受到JWT后，利用相同的信息再计算一次签名，然年与JWT中的签名对比，如果不相同则说明JWT中的内容被篡改。
解码后的JWT
将上面三部分都编码后再合在一起就得到了JWT。
需要注意的是，JWT的内容并不是加密的，只是简单的Base64编码。也就是说，JWT一旦泄露，里面的信息可以被轻松获取，因此不应该用JWT保存任何敏感信息。
JWT是怎样工作的
应用程序或客户端向授权服务器请求授权。这里的授权服务器可以是单独的一个应用，也可以和API集成在同一个应用里。
授权服务器向应用程序返回一个JWT。
应用程序将JWT放入到请求里（通常放在HTTP的Authorization头里）
服务端接收到请求后，验证JWT并执行对应逻辑。
在JAVA里使用JWT
引入依赖
<dependency>
<groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
<artifactId>jjwt</artifactId>
</dependency>
这里使用了一个叫JJWT(Java JWT)的库。
JWT Service
生成JWT
public String generateToken(String payload) {
return Jwts.builder()
.setSubject(payload)
.setExpiration(new Date(System.currentTimeMillis() + 10000))
.signWith(SignatureAlgorithm.HS256, SECRET_KEY)
.compact();
}
这里设置过期时间为10秒，因此生成的JWT只在10秒内能通过验证。
需要提供一个自定义的秘钥。
解码JWT
public String parseToken(String jwt) {
return Jwts.parser()
.setSigningKey(SECRET_KEY)
.parseClaimsJws(jwt)
.getBody()
.getSubject();
}
解码时会检查JWT的签名，因此需要提供秘钥。
验证JWT
public boolean isTokenValid(String jwt) {
try {
parseToken(jwt);
} catch (Throwable e) {
return false;
}
return true;
}
JWT并没有提供判断JWT是否合法的方法，但是在解码非法JWT时会抛出异常，因此可以通过捕获异常的方式来判断是否合法。
注册/登录
@GetMapping("/registration")
public String register(@RequestParam String username, HttpServletResponse response) {
String jwt = jwtService.generateToken(username);
response.setHeader(JWT_HEADER_NAME, jwt);
return String.format("JWT for %s :\n%s", username, jwt);
}
需要为还没有获取到JWT的用户提供一个这样的注册或者登录入口，来获取JWT。
获取到响应里的JWT后，要在后续的请求里包含JWT，这里放在请求的Authorization头里。
验证JWT
@Override
public void doFilter(ServletRequest request,
ServletResponse response, FilterChain chain) throws IOException,
ServletException {
HttpServletRequest httpServletRequest = (HttpServletRequest) request;
HttpServletResponse httpServletResponse = (HttpServletResponse) response;
String jwt = httpServletRequest.getHeader(JWT_HEADER_NAME);
if (WHITE_LIST.contains(httpServletRequest.getRequestURI())) {
chain.doFilter(request, response);
} else if (isTokenValid(jwt)) {
updateToken(httpServletResponse, jwt);
chain.doFilter(request, response);
} else {
httpServletResponse.sendError(HttpServletResponse.SC_UNAUTHORIZED);
}
}
private void updateToken(HttpServletResponse httpServletResponse, String jwt) {
String payload = jwtService.parseToken(jwt);
String newToken = jwtService.generateToken(payload);
httpServletResponse.setHeader(JWT_HEADER_NAME, newToken);
}
将验证操作放在Filter里，这样除了登录入口，其它的业务代码将感觉不到JWT的存在。
将登录入口放在WHITE_LIST里，跳过对这些入口的验证。
需要刷新JWT。如果JWT是合法的，那么应该用同样的Payload来生成一个新的JWT，这样新的JWT就会有新的过期时间，用此操作来刷新JWT，以防过期。
如果使用Filter，那么刷新的操作要在调用doFilter()之前，因为调用之后就无法再修改response了。
API
private final static String JWT_HEADER_NAME = "Authorization";
@GetMapping("/api")
public String testApi(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) {
String oldJwt = request.getHeader(JWT_HEADER_NAME);
String newJwt = response.getHeader(JWT_HEADER_NAME);
return String.format("Your old JWT is:\n%s \nYour new JWT is:\n%s\n", oldJwt, newJwt);
}
这时候API就处于JWT的保护下了。API可以完全不用感知到JWT的存在，同时也可以主动获取JWT并解码，以得到JWT里的信息。如上所示。
demo：https://github.com/Beginner258/jwt-demo
参考资料：https://jwt.io/
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