作者：LTLAYX/yv1Do6e3
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初探JWT
什么是JWT
JWT(Json Web Token)，是一种工具，格式为XXXX.XXXX.XXXX的字符串，JWT以一种安全的方式在用户和服务器之间传递存放在JWT中的不敏感信息。
为什么要用JWT
设想这样一个场景，在我们登录一个网站之后，再把网页或者浏览器关闭，下一次打开网页的时候可能显示的还是登录的状态，不需要再次进行登录操作，通过JWT就可以实现这样一个用户认证的功能。当然使用Session可以实现这个功能，但是使用Session的同时也会增加服务器的存储压力，而JWT是将存储的压力分布到各个客户端机器上，从而减轻服务器的压力。
JWT长什么样
JWT由3个子字符串组成，分别为Header，Payload以及Signature，结合JWT的格式即：Header.Payload.Signature。（Claim是描述Json的信息的一个Json，将Claim转码之后生成Payload）。
Header
Header是由以下这个格式的Json通过Base64编码（编码不是加密，是可以通过反编码的方式获取到这个原来的Json，所以JWT中存放的一般是不敏感的信息）生成的字符串，Header中存放的内容是说明编码对象是一个JWT以及使用“SHA-256”的算法进行加密（加密用于生成Signature）
{"typ":"JWT", "alg":"HS256" }
Claim
Claim是一个Json，Claim中存放的内容是JWT自身的标准属性，所有的标准属性都是可选的，可以自行添加，比如：JWT的签发者、JWT的接收者、JWT的持续时间等；同时Claim中也可以存放一些自定义的属性，这个自定义的属性就是在用户认证中用于标明用户身份的一个属性，比如用户存放在数据库中的id，为了安全起见，一般不会将用户名及密码这类敏感的信息存放在Claim中。将Claim通过Base64转码之后生成的一串字符串称作Payload。
{"iss":"Issuer —— 用于说明该JWT是由谁签发的", "sub":"Subject —— 用于说明该JWT面向的对象", "aud":"Audience —— 用于说明该JWT发送给的用户", "exp":"Expiration Time —— 数字类型，说明该JWT过期的时间", "nbf":"Not Before —— 数字类型，说明在该时间之前JWT不能被接受与处理", "iat":"Issued At —— 数字类型，说明该JWT何时被签发", "jti":"JWT ID —— 说明标明JWT的唯一ID", "user-definde1":"自定义属性举例", "user-definde2":"自定义属性举例" }
Signature
Signature是由Header和Payload组合而成，将Header和Claim这两个Json分别使用Base64方式进行编码，生成字符串Header和Payload，然后将Header和Payload以Header.Payload的格式组合在一起形成一个字符串，然后使用上面定义好的加密算法和一个密匙（这个密匙存放在服务器上，用于进行验证）对这个字符串进行加密，形成一个新的字符串，这个字符串就是Signature。
总结
JWT实现认证的原理
服务器在生成一个JWT之后会将这个JWT会以Authorization : Bearer JWT 键值对的形式存放在cookies里面发送到客户端机器，在客户端再次访问收到JWT保护的资源URL链接的时候，服务器会获取到cookies中存放的JWT信息，首先将Header进行反编码获取到加密的算法，在通过存放在服务器上的密匙对Header.Payload 这个字符串进行加密，比对JWT中的Signature和实际加密出来的结果是否一致，如果一致那么说明该JWT是合法有效的，认证成功，否则认证失败。
JWT实现用户认证的流程图
JWT的代码实现
这里的代码实现使用的是Spring Boot（版本号：1.5.10）框架，以及Apache Ignite（版本号：2.3.0）数据库。有关Ignite和Spring Boot的整合可以查看这里。
/ltl112358/article/details/79399026
代码说明：
代码中与JWT有关的内容如下：
config包中JwtCfg类配置生成一个JWT并配置了JWT拦截的URLcontroller包中PersonController 用于处理用户的登录注册时生成JWT，SecureController 用于测试JWTmodel包中JwtFilter 用于处理与验证JWT的正确性其余属于Ignite数据库访问的相关内容
JwtCfg 类
这个类中声明了一个@Bean ，用于生成一个过滤器类，对/secure 链接下的所有资源访问进行JWT的验证
/*** This is Jwt configuration which set the url "/secure/*" for filtering* @program: users* @create: -03-03 21:18**/@Configurationpublic class JwtCfg {@Beanpublic FilterRegistrationBean jwtFilter() {final FilterRegistrationBean registrationBean = new FilterRegistrationBean();registrationBean.setFilter(new JwtFilter());registrationBean.addUrlPatterns("/secure/*");return registrationBean;}}
JwtFilter 类
这个类声明了一个JWT过滤器类，从Http请求中提取JWT的信息，并使用了”secretkey”这个密匙对JWT进行验证
/*** Check the jwt token from front end if is invalid* @program: users* @create: -03-01 11:03**/public class JwtFilter extends GenericFilterBean {public void doFilter(final ServletRequest req, final ServletResponse res, final FilterChain chain)throws IOException, ServletException {// Change the req and res to HttpServletRequest and HttpServletResponsefinal HttpServletRequest request = (HttpServletRequest) req;final HttpServletResponse response = (HttpServletResponse) res;// Get authorization from Http requestfinal String authHeader = request.getHeader("authorization");// If the Http request is OPTIONS then just return the status code 200// which is HttpServletResponse.SC_OK in this codeif ("OPTIONS".equals(request.getMethod())) {response.setStatus(HttpServletResponse.SC_OK);chain.doFilter(req, res);}// Except OPTIONS, other request should be checked by JWTelse {// Check the authorization, check if the token is started by "Bearer "if (authHeader == null || !authHeader.startsWith("Bearer ")) {throw new ServletException("Missing or invalid Authorization header");}// Then get the JWT token from authorizationfinal String token = authHeader.substring(7);try {// Use JWT parser to check if the signature is valid with the Key "secretkey"final Claims claims = Jwts.parser().setSigningKey("secretkey").parseClaimsJws(token).getBody();// Add the claim to request headerrequest.setAttribute("claims", claims);} catch (final SignatureException e) {throw new ServletException("Invalid token");}chain.doFilter(req, res);}}}
PersonController 类
这个类中在用户进行登录操作成功之后，将生成一个JWT作为返回
/*** @program: users* @create: -02-27 19:28**/@RestControllerpublic class PersonController {@Autowiredprivate PersonService personService;/*** User register with whose username and password* @param reqPerson* @return Success message* @throws ServletException*/@RequestMapping(value = "/register", method = RequestMethod.POST)public String register(@RequestBody() ReqPerson reqPerson) throws ServletException {// Check if username and password is nullif (reqPerson.getUsername() == "" || reqPerson.getUsername() == null|| reqPerson.getPassword() == "" || reqPerson.getPassword() == null)throw new ServletException("Username or Password invalid!");// Check if the username is usedif(personService.findPersonByUsername(reqPerson.getUsername()) != null)throw new ServletException("Username is used!");// Give a default role : MEMBERList<Role> roles = new ArrayList<Role>();roles.add(Role.MEMBER);// Create a person in ignitepersonService.save(new Person(reqPerson.getUsername(), reqPerson.getPassword(), roles));return "Register Success!";}/*** Check user`s login info, then create a jwt token returned to front end* @param reqPerson* @return jwt token* @throws ServletException*/@PostMappingpublic String login(@RequestBody() ReqPerson reqPerson) throws ServletException {// Check if username and password is nullif (reqPerson.getUsername() == "" || reqPerson.getUsername() == null|| reqPerson.getPassword() == "" || reqPerson.getPassword() == null)throw new ServletException("Please fill in username and password");// Check if the username is usedif(personService.findPersonByUsername(reqPerson.getUsername()) == null|| !reqPerson.getPassword().equals(personService.findPersonByUsername(reqPerson.getUsername()).getPassword())){throw new ServletException("Please fill in username and password");}// Create Twt tokenString jwtToken = Jwts.builder().setSubject(reqPerson.getUsername()).claim("roles", "member").setIssuedAt(new Date()).signWith(SignatureAlgorithm.HS256, "secretkey").compact();return jwtToken;}}
SecureController 类
这个类中只是用于测试JWT功能，当用户认证成功之后，/secure 下的资源才可以被访问
/*** Test the jwt, if the token is valid then return "Login Successful"* If is not valid, the request will be intercepted by JwtFilter* @program: users* @create: -03-01 11:05**/@RestController@RequestMapping("/secure")public class SecureController {@RequestMapping("/users/user")public String loginSuccess() {return "Login Successful!";}}
代码功能测试
本例使用Postman对代码进行测试，这里并没有考虑到安全性传递的明文密码，实际上应该用SSL进行加密
1.首先进行一个新的测试用户的注册，可以看到注册成功的提示返回
2.再让该用户进行登录，可以看到登录成功之后返回的JWT字符串
3.直接申请访问/secure/users/user ，这时候肯定是无法访问的，服务器返回500错误
4.将获取到的JWT作为Authorization属性提交，申请访问/secure/users/user ，可以访问成功
示例代码
/ltlayx/SpringBoot-Ignite
参考
//09/06/understanding-jwt/↩https://aboullaite.me/spring-boot-token-authentication-using-jwt/
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