JSON Web Tokens的实现原理
前言
最近在做一个Python项目的改造，将python项目重构为Java项目，过程中遇到了这个知识点，觉得这个蛮实用的，所以下班后回来趁热打铁写下这篇总结，希望后面的人能够有所借鉴，少走弯路。
一、优势简介
JSONWebTokens简称jwt，是rest接口的一种安全策略。本身有很多的优势：
解决跨域问题：这种基于Token的访问策略可以克服cookies的跨域问题。
服务端无状态可以横向扩展，Token可完成认证，无需存储Session。
系统解耦，Token携带所有的用户信息，无需绑定一个特定的认证方案，只需要知道加密的方法和密钥就可以进行加密解密，有利于解耦。
防止跨站点脚本攻击，没有cookie技术，无需考虑跨站请求的安全问题。
二、原理简介
JSONWebTokens的格式组成，jwt是一段被base64编码过的字符序列，用点号分隔，一共由三部分组成，头部header，消息体playload和签名sign。
1.jwt的头部Header是json格式：
{
"typ":"JWT",
"alg":"HS256",
"exp":1491066992916
}
其中typ是type的简写，代表该类型是JWT类型，加密方式声明是HS256，exp代表当前时间.
2.jwt的消息体Playload
{
"userid":"123456",
"iss":"companyName"
}
消息体的具体字段可根据业务需要自行定义和添加，只需在解密的时候注意拿字段的key值获取value。
3.签名sign的生成
最后是签名，签名的生成是把header和playload分别使用base64url编码,接着用'.‘把两个编码后的字符串连接起来，再把这拼接起来的字符串配合密钥进行HMACSHA-256算法加密，最后再次base64编码下，这就拿到了签名sign.最后把header和playload和sign用'.‘连接起来就生成了整个JWT。
三、校验简介
整个jwt的结构是由header.playload.sign连接组成，只有sign是用密钥加密的，而所有的信息都在header和playload中可以直接获取，sign的作用只是校验header和playload的信息是否被篡改过，所以jwt不能保护数据，但以上的特性可以很好的应用在权限认证上。
1.加密
比如要加密验证的是userid字段，首先按前面的格式组装json消息头header和消息体playload，按header.playload组成字符串，再根据密钥和HS256加密header.playload得到sign签名，最后得到jwtToken为header.playload.sign，在http请求中的url带上参数想后端服务请求认证。
2.解密
后端服务校验jwtToken是否有权访问接口服务，进行解密认证，如校验访问者的userid，首先
用将字符串按.号切分三段字符串，分别得到header和playload和sign。然后将header.playload拼装用密钥和HAMCSHA-256算法进行加密然后得到新的字符串和sign进行比对，如果一样就代表数据没有被篡改，然后从头部取出exp对存活期进行判断，如果超过了存活期就返回空字符串，如果在存活期内返回userid的值。
四、代码示例
1.python代码的加密解密
#!/usr/bin/envpython
#coding:utf-8
fromitsdangerousimportBadTimeSignature,SignatureExpired
fromitsdangerousimportTimedJSONWebSignatureSerializerasSerializer
APP_SECRET_KEY="secret"
MAX_TOKEN_AGE=1800
token_generator=Serializer(APP_SECRET_KEY,expires_in=MAX_TOKEN_AGE)
defgenerate_auth_token(userid):
access_token=token_generator.dumps({"userid":userid})
returnaccess_token
defverify_token(token):
try:
user_auth=token_generator.loads(token)
printtype(token_generator)
exceptSignatureExpiredase:
raisee
exceptBadTimeSignaturease:
raisee
returnuser_auth
2.java代码的加密解密
packageapi.test.util;
importjava.io.UnsupportedEncodingException;
importjava.security.InvalidKeyException;
importjava.security.NoSuchAlgorithmException;
importjavax.crypto.Mac;
importjavax.crypto.SecretKey;
importjavax.crypto.spec.SecretKeySpec;
importorg.apache.commons.codec.binary.Base64;
importorg.springframework.beans.factory.annotation.Value;
importorg.springframework.stereotype.Component;
importlombok.extern.slf4j.Slf4j;
importnet.sf.json.JSONObject;
/**
*jwt加解密实现
*
*@authorzhengsc
*/
@Slf4j
publicclassTokenUtil{
privateStringISSUER="companyName";//机构
privateStringAPP_SECRET_KEY="secret";//密钥
privatelongMAX_TOKEN_AGE=1800;//存活期
/**
*生成userId的accessToken
*
*@paramuserid
*@return
*/
publicStringgenerateAccessToken(Stringuserid){
JSONObjectclaims=newJSONObject();
claims.put("iss",ISSUER);
claims.put("userid",userid);
StringaccessToken=sign(claims,APP_SECRET_KEY);
returnaccessToken;
}
/**
*解密程序返回userid
*
*@paramtoken
*@return
*/
publicStringverifyToken(Stringtoken){
Stringuserid="";
try{
String[]splitStr=token.split("\\.");
StringheaderAndClaimsStr=splitStr[0]+"."+splitStr[1];
StringveryStr=signHmac256(headerAndClaimsStr,APP_SECRET_KEY);
//校验数据是否被篡改
if(veryStr.equals(splitStr[2])){
Stringheader=newString(Base64.decodeBase64(splitStr[0]),"UTF-8");
JSONObjecthead=JSONObject.fromObject(header);
longexpire=head.getLong("exp")*1000L;
longcurrentTime=System.currentTimeMillis();
if(currentTime<=expire){//验证accessToken的有效期
Stringclaims=newString(Base64.decodeBase64(splitStr[1]),"UTF-8");
JSONObjectclaim=JSONObject.fromObject(claims);
userid=(String)claim.get("userid");
}
}
}catch(UnsupportedEncodingExceptione){
log.error(e.getMessage(),e);
}
returnuserid;
}
/**
*组装加密结果jwt返回
*
*@paramclaims
*@paramappSecretKey
*@return
*/
privateStringsign(JSONObjectclaims,StringappSecretKey){
StringheaderAndClaimsStr=getHeaderAndClaimsStr(claims);
Stringsigned256=signHmac256(headerAndClaimsStr,appSecretKey);
returnheaderAndClaimsStr+"."+signed256;
}
/**
*拼接请求头和声明
*
*@paramclaims
*@return
*/
privateStringgetHeaderAndClaimsStr(JSONObjectclaims){
JSONObjectheader=newJSONObject();
header.put("alg","HS256");
header.put("typ","JWT");
header.put("exp",System.currentTimeMillis()+MAX_TOKEN_AGE*1000L);
StringheaderStr=header.toString();
StringclaimsStr=claims.toString();
StringheaderAndClaimsStr=Base64.encodeBase64URLSafeString(headerStr.getBytes())+"."
+Base64.encodeBase64URLSafeString(claimsStr.getBytes());
returnheaderAndClaimsStr;
}
/**
*将headerAndClaimsStr用SHA1加密获取sign
*
*@paramheaderAndClaimsStr
*@paramappSecretKey
*@return
*/
privateStringsignHmac256(StringheaderAndClaimsStr,StringappSecretKey){
SecretKeykey=newSecretKeySpec(appSecretKey.getBytes(),"HmacSHA256");
Stringresult=null;
try{
Macmac;
mac=Mac.getInstance(key.getAlgorithm());
mac.init(key);
result=Base64.encodeBase64URLSafeString(mac.doFinal(headerAndClaimsStr.getBytes()));
}catch(NoSuchAlgorithmException|InvalidKeyExceptione){
log.error(e.getMessage(),e);
}
returnresult;
}
}
以上就是本文的全部内容，希望本文的内容对大家的学习或者工作能带来一定的帮助，同时也希望多多支持毛票票！