浅浅了解一下JWT

news2024/9/25 17:14:40

JWT 介绍

JWT 是 JSON Web Token 的缩写，JWT 本身没有定义任何技术实现，它只是定义了一种基于 Token 的会话管理的规则，涵盖 Token 需要包含的标准内容和 Token 的生成过程。

首先，俺们先来看看一个 JWT Token 长这样。

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJleHAiOjE1NDQ1MTE3NDMsImp0aSI6IjYxYmVmNjkyLTE4M2ItNGYxYy1hZjE1LWUwMDM0MTczNzkxOSJ9.CZzB2-JI1oPRFxNMaoFz9-9cKGTYVXkOC2INMoEYNNA

仔细辨别会发现它由 A.B.C 三部分组成，这三部分依次是头部（Header）、负载（Payload）、签名（Signature），头部和负载以 JSON 形式存在，这就是 JWT 中的 JSON，三部分的内容都分别单独经过了 Base64 编码，以 . 拼接成一个 JWT Token。

头部（Header）

JWT 的 Header 中存储了所使用的加密算法和 Token 类型。
```
{
  "alg": "HS256",
  "typ": "JWT"
}
```
负载（Payload）

Payload 是负载，JWT 规范规定了一些字段，并推荐使用，开发者也可以自己指定字段和内容，例如下面的内容。
```
{
  id: 1024
  username: 'admin',
  exp: 1544602234
}
```
需要注意的是，Payload的内容只经过了 Base64 编码，对客户端来说当于明文存储，所以不要放置敏感信息。
签名（Signature）

Signature 部分用来验证 JWT Token 是否被篡改，所以这部分会使用一个 Secret 将前两部分加密，逻辑如下。
```
HMACSHA256(base64UrlEncode(header) + "." + base64UrlEncode(payload), secret)
```

JWT 优势 & 问题

思考一下：

为什么要用JWT？

互联网服务离不开用户认证，传统的认证方式是通过cookie和session的方式进行认证，但是分布式web应用的普及，通过session管理用户登录状态成本越来越高，你想想看，当业务服务分布在多台服务器时，该怎么进行session认证呢。

有人会说，每个业务服务都保持session同步不就好了，你细想，是不是要维护每台session，每台服务器都要读取 session，还有串session的风险，代价是不是很大。

有人还会说，像sso一样，所有请求先经过认证服务，session只在认证服务上保存不就好了。其实这种方式也为尝不可，只是每个用户都会产生一个session进行维护，客户端还需维护cookie，session量大起来了的话复杂度也随之提高了，session的存取都会占用服务器资源，用户量很大的情况下，会产生各种问题，性能比较低下。

优势

JWT 拥有基于 Token 的会话管理方式所拥有的一切优势，不依赖 Cookie，使得其可以防止 CSRF 攻击，也能在禁用 Cookie 的浏览器环境中正常运行。

问题

而 JWT 的最大优势是服务端不再需要存储 Session，使得服务端认证鉴权业务可以方便扩展，避免存储 Session 所需要引入的 Redis 等组件，降低了系统架构复杂度。但这也是 JWT 最大的劣势，由于有效期存储在 Token 中，JWT Token 一旦签发，就会在有效期内一直可用，无法在服务端废止，当用户进行登出操作，只能依赖客户端删除掉本地存储的 JWT Token，如果需要禁用用户，单纯使用 JWT 就无法做到了。

JWT 的几个特点

（1）JWT 默认是不加密，但也是可以加密的。生成原始 Token 以后，可以用密钥再加密一次。

（2）JWT 不加密的情况下，不能将秘密数据写入 JWT。

（3）JWT 不仅可以用于认证，也可以用于交换信息。有效使用 JWT，可以降低服务器查询数据库的次数。

（4）JWT 的最大缺点是，由于服务器不保存 session 状态，因此无法在使用过程中废止某个 token，或者更改 token 的权限。也就是说，一旦 JWT 签发了，在到期之前就会始终有效，除非服务器部署额外的逻辑。

（5）JWT 本身包含了认证信息，一旦泄露，任何人都可以获得该令牌的所有权限。为了减少盗用，JWT 的有效期应该设置得比较短。对于一些比较重要的权限，使用时应该再次对用户进行认证。

（6）为了减少盗用，JWT 不应该使用 HTTP 协议明码传输，要使用 HTTPS 协议传输。

基于 JWT 的实践

既然 JWT 依然存在诸多问题，甚至无法满足一些业务上的需求，但是我们依然可以基于 JWT 在实践中进行一些改进，来形成一个折中的方案

Token续期

对于了解jwt的同学来说,jwt有个弊端,jwt不允许续签时间,时间到期,token就过期。以下实践方案也是续签的一直思路。

在 JWT 的实践中，引入 Refresh Token，将会话管理流程改进如下。

客户端使用用户名密码进行认证
服务端生成有效时间较短的 Access Token（例如 10 分钟），和有效时间较长的 Refresh Token（例如 7 天）
客户端访问需要认证的接口时，携带 Access Token
如果 Access Token 没有过期，服务端鉴权后返回给客户端需要的数据
如果携带 Access Token 访问需要认证的接口时鉴权失败（例如返回 401 错误），则客户端使用 Refresh Token 向刷新接口申请新的 Access Token
如果 Refresh Token 没有过期，服务端向客户端下发新的 Access Token（也可下发新的Refresh Token以达到未退出浏览器未关闭一直登录的状态）
客户端使用新的 Access Token 访问需要认证的接口
如果 Refresh Token 过期，则重新使用用户名密码进行认证

将生成的 Refresh Token 以及过期时间存储在服务端的数据库中，由于 Refresh Token 不会在客户端请求业务接口时验证，只有在申请新的 Access Token 时才会验证，所以将 Refresh Token 存储在数据库中，不会对业务接口的响应时间造成影响，也不需要像 Session 一样一直保持在内存中以应对大量的请求。

上述的架构，提供了服务端禁用用户 Token 的方式，当用户需要登出或禁用用户时，只需要将服务端的 Refresh Token 禁用或删除，用户就会在 Access Token 过期后，由于无法获取到新的 Access Token 而再也无法访问需要认证的接口。这样的方式虽然会有一定的窗口期（取决于 Access Token 的失效时间），但是结合用户登出时客户端删除 Access Token 的操作，基本上可以适应常规情况下对用户认证鉴权的精度要求。

我习惯的实现方式：

用户注册/登录时，服务端会分配给该用户一个token，有效期30天，入库后下发给客户端。
客户端可以将该token放在header里，也可以放在请求json中。放在cookie中自然也可以的，取决于具体业务场景和实现约定。
服务端的权限系统对用户鉴权，若鉴权通过则执行业务逻辑；否则提示用户重新登录。

优点：
- 同样不依赖Cookie。
- 用户登录后会生成新token，老token自动失效。即只允许用户登录一个设备。
- 服务端可以随时踢掉用户当前的登录状态，服务端只需要重置token即可。随后的客户端请求所携带的token都会被服务端判定失效，把客户端打回登录界面。
- 用户登出，则只需要客户端删除存储的token即可，服务端不必理会。下次用户登录时，服务端自会重新给该用户分配一个新的token。

Java-Jwt实现案例

1、倒入依赖

<dependency>
    <groupId>com.auth0</groupId>
    <artifactId>java-jwt</artifactId>
    <version>3.10.3</version>
</dependency>

2、创建token

 		/**
     * 创建token
     * @param user
     * @return
     */
    public static String createToken(Users user){
        Calendar calendar = Calendar.getInstance();
        calendar.add(Calendar.DATE,TIME_OUT_DAY);
        String token = JWT.create()
                .withClaim("id", user.getId())
                .withClaim("key", DigestUtils.md5DigestAsHex(user.getPassword().getBytes()))
                .withExpiresAt(calendar.getTime())
                .sign(Algorithm.HMAC256(SECRET));
        return token;
    }

3、生成token

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJleHAiOjE1NDQ1MTE3NDMsImp0aSI6IjYxYmVmNjkyLTE4M2ItNGYxYy1hZjE1LWUwMDM0MTczNzkxOSJ9.CZzB2-JI1oPRFxNMaoFz9-9cKGTYVXkOC2INMoEYNNA

4、校验token是否过期

 /**
     * 校验token是否过期
     * @param decodedJWT
     * @return
     */
    public static boolean needCreate(DecodedJWT decodedJWT){
        Date timeoutDate = decodedJWT.getExpiresAt();
        Calendar calendar = Calendar.getInstance();
        calendar.add(Calendar.DATE,TIME_OUT_DAY - NEED_CREATE_DAY);
        if(timeoutDate.before(calendar.getTime())){
            return true;
        }
        return false;
    }

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