vue12Jwt详解+JWT组成+JWT的验证过程+JWT令牌刷新思路+代码

简介: vue12Jwt详解+JWT组成+JWT的验证过程+JWT令牌刷新思路+代码

1. JWT是什么


JSON Web Token (JWT),它是目前最流行的跨域身份验证解决方案


2. 为什么使用JWT


JWT的精髓在于:“去中心化”,数据是保存在客户端的。


3. JWT的工作原理


1. 是在服务器身份验证之后,将生成一个JSON对象并将其发送回用户

{"UserName": "Chongchong","Role": "Admin","Expire": "2018-08-08 20:15:56"}

2. 之后,当用户与服务器通信时,客户在请求中发回JSON对象JWT


3. 为了防止用户篡改数据,服务器将在生成对象时添加签名,并对发回的数据进行验证


4. JWT组成


一个JWT实际上就是一个字符串,它由三部分组成:头部(Header)、载荷(Payload)与签名(signature)


JWT结构原理图:


JWT实际结构:

eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.

               eyJzdWIiOiJ7fSIsImlzcyI6InpraW5nIiwiZXhwIjoxNTYyODUwMjM3LCJpYXQiOjE1NjI4NDg0MzcsImp0aSI6ImM5OWEyMzRmMDc4NzQyZWE4YjlmYThlYmYzY2VhNjBlIiwidXNlcm5hbWUiOiJ6c3MifQ.

               WUfqhFTeGzUZCpCfz5eeEpBXBZ8-lYg1htp-t7wD3I4


它是一个很长的字符串,中间用点(.)分隔成三个部分。注意,JWT 内部是没有换行的,这里只是为了便于展示,将它写成了几行。


写成一行,就是下面的样子:Header.Payload.Signature

4.1 Header

{"typ":"JWT","alg":"HS256"}

     这个json中的typ属性,用来标识整个token字符串是一个JWT字符串;它的alg属性,用来说明这个JWT签发的时候所使用的签名和摘要算法

     typ跟alg属性的全称其实是type跟algorithm,分别是类型跟算法的意思。之所以都用三个字母来表示,也是基于JWT最终字串大小的考虑,

     同时也是跟JWT这个名称保持一致,这样就都是三个字符了…typ跟alg是JWT中标准中规定的属性名称


4.2 Payload(负荷)

{"sub":"123","name":"Tom","admin":true}

     payload用来承载要传递的数据,它的json结构实际上是对JWT要传递的数据的一组声明,这些声明被JWT标准称为claims,

     它的一个“属性值对”其实就是一个claim(要求),

     每一个claim的都代表特定的含义和作用。


注1:英文“claim”就是要求的意思

注2:如上面结构中的sub代表这个token的所有人,存储的是所有人的ID;name表示这个所有人的名字;admin表示所有人是否管理员的角色。 当后面对JWT进行验证的时候,这些claim都能发挥特定的作用

注3:根据JWT的标准,这些claims可以分为以下三种类型:

          A. Reserved claims(保留)

             它的含义就像是编程语言的保留字一样,属于JWT标准里面规定的一些claim。JWT标准里面定义好的claim有:

             iss(Issuser):代表这个JWT的签发主体;

             sub(Subject):代表这个JWT的主体,即它的所有人;

             aud(Audience):代表这个JWT的接收对象;

             exp(Expiration time):是一个时间戳,代表这个JWT的过期时间;

             nbf(Not Before):是一个时间戳,代表这个JWT生效的开始时间,意味着在这个时间之前验证JWT是会失败的;

             iat(Issued at):是一个时间戳,代表这个JWT的签发时间;

             jti(JWT ID):是JWT的唯一标识。

       

          B. Public claims,略(不重要)

          C. Private claims(私有)

             这个指的就是自定义的claim,比如前面那个示例中的admin和name都属于自定的claim。这些claim跟JWT标准规定的claim区别在于:JWT规定的claim,

             JWT的接收方在拿到JWT之后,都知道怎么对这些标准的claim进行验证;而private claims不会验证,除非明确告诉接收方要对这些claim进行验证以及规则才行

             按照JWT标准的说明:保留的claims都是可选的,在生成payload不强制用上面的那些claim,你可以完全按照自己的想法来定义payload的结构,不过这样搞根本没必要:

             第一是,如果把JWT用于认证, 那么JWT标准内规定的几个claim就足够用了,甚至只需要其中一两个就可以了,假如想往JWT里多存一些用户业务信息,

             比如角色和用户名等,这倒是用自定义的claim来添加;第二是,JWT标准里面针对它自己规定的claim都提供了有详细的验证规则描述,

             每个实现库都会参照这个描述来提供JWT的验证实现,所以如果是自定义的claim名称,那么你用到的实现库就不会主动去验证这些claim    

     

4.3 signature

签名是把header和payload对应的json结构进行base64url编码之后得到的两个串用英文句点号拼接起来,然后根据header里面alg指定的签名算法生成出来的。

      算法不同,签名结果不同。以alg: HS256为例来说明前面的签名如何来得到。


按照前面alg可用值的说明,HS256其实包含的是两种算法:HMAC算法和SHA256算法,前者用于生成摘要,后者用于对摘要进行数字签名。这两个算法也可以用HMACSHA256来统称  


5. JWT的验证过程


  它验证的方法其实很简单,只要把header做base64url解码,就能知道JWT用的什么算法做的签名,然后用这个算法,再次用同样的逻辑对header和payload做一次签名,

  并比较这个签名是否与JWT本身包含的第三个部分的串是否完全相同,只要不同,就可以认为这个JWT是一个被篡改过的串,自然就属于验证失败了。

  接收方生成签名的时候必须使用跟JWT发送方相同的密钥


注1:在验证一个JWT的时候,签名认证是每个实现库都会自动做的,但是payload的认证是由使用者来决定的。因为JWT里面可能会包含一个自定义claim,

//所以它不会自动去验证这些claim,以jjwt-0.7.0.jar为例:
        //A 如果签名认证失败会抛出如下的异常:
          io.jsonwebtoken.SignatureException: JWT signature does not match locally computed signature. JWT validity cannot be asserted and should not be trusted.
      //即签名错误,JWT的签名与本地计算机的签名不匹配 
        //B JWT过期异常
          io.jsonwebtoken.ExpiredJwtException: JWT expired at 2017-06-13T11:55:56Z. Current time: 2017-06-13T11:55:57Z, a difference of 1608 milliseconds.  Allowed

注2:认证失败,返回401 Unauthorized响应

注3:认证服务作为一个Middleware HOOK 对请求进行拦截,首先在cookie中查找Token信息,如果没有找到,则在HTTP Authorization Head中查找


6. JWT令牌刷新思路


6.1 登陆成功后,将生成的JWT令牌通过响应头返回给客户端

//生成JWT,并设置到response响应头中
String jwt=JwtUtils.createJwt(json, JwtUtils.JWT_WEB_TTL);
response.setHeader(JwtUtils.JWT_HEADER_KEY, jwt);

6.2 WEB APP项目每次请求后台数据时(将JWT令牌从请求头中带过来),验证通过,刷新JWT,并保存在响应头返回给客户端,有效时间30分钟

package com.zking.test.util;
import java.io.IOException;
import javax.servlet.Filter;
import javax.servlet.FilterChain;
import javax.servlet.FilterConfig;
import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.ServletRequest;
import javax.servlet.ServletResponse;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
/**
 * 配置tomcat允许跨域访问
 * 
 * @author Administrator
 *
 */
public class CorsFilter implements Filter {
  @Override
  public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {
  }
  // @Override
  // public void doFilter(ServletRequest servletRequest, ServletResponse
  // servletResponse, FilterChain filterChain)
  // throws IOException, ServletException {
  // HttpServletResponse httpResponse = (HttpServletResponse) servletResponse;
  //
  // // Access-Control-Allow-Origin就是我们需要设置的域名
  // // Access-Control-Allow-Headers跨域允许包含的头。
  // // Access-Control-Allow-Methods是允许的请求方式
  // httpResponse.addHeader("Access-Control-Allow-Origin", "*");// *,任何域名
  // httpResponse.setHeader("Access-Control-Allow-Methods", "POST, GET, PUT,
  // DELETE");
  // // httpResponse.setHeader("Access-Control-Allow-Headers", "Origin,
  // // X-Requested-With, Content-Type, Accept");
  //
  // // 允许请求头Token
  // httpResponse.setHeader("Access-Control-Allow-Headers",
  // "Origin,X-Requested-With, Content-Type, Accept, Token");
  // HttpServletRequest req = (HttpServletRequest) servletRequest;
  // System.out.println("Token=" + req.getHeader("Token"));
  // if("OPTIONS".equals(req.getMethod())) {
  // return;
  // }
  //
  //
  // filterChain.doFilter(servletRequest, servletResponse);
  // }
  @Override
  public void doFilter(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse, FilterChain filterChain)
    throws IOException, ServletException {
  HttpServletResponse resp = (HttpServletResponse) servletResponse;
  HttpServletRequest req = (HttpServletRequest) servletRequest;
  // Access-Control-Allow-Origin就是我们需要设置的域名
  // Access-Control-Allow-Headers跨域允许包含的头。
  // Access-Control-Allow-Methods是允许的请求方式
  resp.setHeader("Access-Control-Allow-Origin", "*");// *,任何域名
  resp.setHeader("Access-Control-Allow-Methods", "POST, GET, PUT, DELETE");
  // resp.setHeader("Access-Control-Allow-Headers", "Origin,X-Requested-With,
  // Content-Type, Accept");
  // 允许客户端,发一个新的请求头jwt
  resp.setHeader("Access-Control-Allow-Headers", "Origin,X-Requested-With, Content-Type, Accept, jwt");
  // 允许客户端,处理一个新的响应头jwt
  resp.setHeader("Access-Control-Expose-Headers", "jwt");
  // String sss = resp.getHeader("Access-Control-Expose-Headers");
  // System.out.println("sss=" + sss);
  // 允许请求头Token
  // httpResponse.setHeader("Access-Control-Allow-Headers","Origin,X-Requested-With,
  // Content-Type, Accept, Token");
  // System.out.println("Token=" + req.getHeader("Token"));
  if ("OPTIONS".equals(req.getMethod())) {// axios的ajax会发两次请求,第一次提交方式为:option,直接返回即可
    return;
  }
  filterChain.doFilter(servletRequest, servletResponse);
  }
  @Override
  public void destroy() {
  }
}
package com.zking.test.jwt;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import org.junit.Test;
import io.jsonwebtoken.Claims;
public class JwtDemo {
  private SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS");
  @Test
  public void test1() {// 生成JWT
  Map<String, Object> claims = new HashMap<String, Object>();
  claims.put("username", "zss");
  claims.put("age", 18);
  String jwt = JwtUtils.createJwt(claims, JwtUtils.JWT_WEB_TTL);
  System.out.println(jwt);
  Claims parseJwt = JwtUtils.parseJwt(jwt);
  for (Map.Entry<String, Object> entry : parseJwt.entrySet()) {
    System.out.println(entry.getKey() + "=" + entry.getValue());
  }
  Date d1 = parseJwt.getIssuedAt();
  Date d2 = parseJwt.getExpiration();
  System.out.println("令牌签发时间:" + sdf.format(d1));
  System.out.println("令牌过期时间:" + sdf.format(d2));
  }
  @Test
  public void test2() {// 解析oldJwt
  String oldJwt = "eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJleHAiOjE1NjI5MDMzNjAsImlhdCI6MTU2MjkwMTU2MCwiYWdlIjoxOCwianRpIjoiZDVjMzE4Njg0MDcyNDgyZDg1MDE5ODVmMDY3OGQ4NjkiLCJ1c2VybmFtZSI6InpzcyJ9.XDDDRRq5jYq5EdEBHtPm7GcuBz4S0VhDTS1amRCdf48";
  Claims parseJwt = JwtUtils.parseJwt(oldJwt);
  for (Map.Entry<String, Object> entry : parseJwt.entrySet()) {
    System.out.println(entry.getKey() + "=" + entry.getValue());
  }
  Date d1 = parseJwt.getIssuedAt();
  Date d2 = parseJwt.getExpiration();
  System.out.println("令牌签发时间:" + sdf.format(d1));
  System.out.println("令牌过期时间:" + sdf.format(d2));
  }
  @Test
  public void test3() {// 复制jwt,并延时30秒
  String oldJwt = "eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJleHAiOjE1NjI5MDMzNjAsImlhdCI6MTU2MjkwMTU2MCwiYWdlIjoxOCwianRpIjoiZDVjMzE4Njg0MDcyNDgyZDg1MDE5ODVmMDY3OGQ4NjkiLCJ1c2VybmFtZSI6InpzcyJ9.XDDDRRq5jYq5EdEBHtPm7GcuBz4S0VhDTS1amRCdf48";
  String jwt = JwtUtils.copyJwt(oldJwt, JwtUtils.JWT_WEB_TTL);
  Claims parseJwt = JwtUtils.parseJwt(jwt);
  for (Map.Entry<String, Object> entry : parseJwt.entrySet()) {
    System.out.println(entry.getKey() + "=" + entry.getValue());
  }
  Date d1 = parseJwt.getIssuedAt();
  Date d2 = parseJwt.getExpiration();
  System.out.println("令牌签发时间:" + sdf.format(d1));
  System.out.println("令牌过期时间:" + sdf.format(d2));
  }
  @Test
  public void test4() {// 测试JWT的有效时间
  Map<String, Object> claims = new HashMap<String, Object>();
  claims.put("username", "zss");
  String jwt = JwtUtils.createJwt(claims, 3 * 1000L);
  System.out.println(jwt);
  Claims parseJwt = JwtUtils.parseJwt(jwt);
  Date d1 = parseJwt.getIssuedAt();
  Date d2 = parseJwt.getExpiration();
  System.out.println("令牌签发时间:" + sdf.format(d1));
  System.out.println("令牌过期时间:" + sdf.format(d2));
  }
  @Test
  public void test5() {// 三秒后再解析上面过期时间只有三秒的令牌,因为过期则会报错io.jsonwebtoken.ExpiredJwtException
  String oldJwt = "eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJleHAiOjE1NjI4NTMzMzAsImlhdCI6MTU2Mjg1MzMyNywidXNlcm5hbWUiOiJ6c3MifQ.e098Vj9KBlZfC12QSDhI5lUGRLbNwb27lrYYSL6JwrQ";
  Claims parseJwt = JwtUtils.parseJwt(oldJwt);
  // 过期后解析就报错了,下面代码根本不会执行
  Date d1 = parseJwt.getIssuedAt();
  Date d2 = parseJwt.getExpiration();
  System.out.println("令牌签发时间:" + sdf.format(d1));
  System.out.println("令牌过期时间:" + sdf.format(d2));
  }
}
package com.zking.test.jwt;
import java.io.IOException;
import java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;
import javax.servlet.Filter;
import javax.servlet.FilterChain;
import javax.servlet.FilterConfig;
import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.ServletRequest;
import javax.servlet.ServletResponse;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import io.jsonwebtoken.Claims;
/**
 * * JWT验证过滤器,配置顺序 :CorsFilte-->JwtFilter-->struts2中央控制器
 * 
 * @author Administrator
 *
 */
public class JwtFilter implements Filter {
  // 排除的URL,一般为登陆的URL(请改成自己登陆的URL)
  private static String EXCLUDE = "^/sys/userAction_doLogin\\.action?.*$";
  private static Pattern PATTERN = Pattern.compile(EXCLUDE);
  private boolean OFF = false;// true关闭jwt令牌验证功能
  @Override
  public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {
  }
  @Override
  public void destroy() {
  }
  @Override
  public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain)
    throws IOException, ServletException {
  HttpServletRequest req = (HttpServletRequest) request;
  HttpServletResponse resp = (HttpServletResponse) response;
  String path = req.getServletPath();
  if (OFF || isExcludeUrl(path)) {// 登陆直接放行
    chain.doFilter(request, response);
    return;
  }
  // 从客户端请求头中获得令牌并验证
  String jwt = req.getHeader(JwtUtils.JWT_HEADER_KEY);
  Claims claims = this.validateJwtToken(jwt);
  if (null == claims) {
    // resp.setCharacterEncoding("UTF-8");
    resp.sendError(403, "JWT令牌已过期或已失效");
    return;
  } else {
    String newJwt = JwtUtils.copyJwt(jwt, JwtUtils.JWT_WEB_TTL);
    resp.setHeader(JwtUtils.JWT_HEADER_KEY, newJwt);
    chain.doFilter(request, response);
  }
  }
  /**
  * 验证jwt令牌,验证通过返回声明(包括公有和私有),返回null则表示验证失败
  */
  private Claims validateJwtToken(String jwt) {
  Claims claims = null;
  try {
    if (null != jwt) {
    claims = JwtUtils.parseJwt(jwt);
    }
  } catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
  }
  return claims;
  }
  /**
  * 是否为排除的URL
  * 
  * @param path
  * @return
  */
  private boolean isExcludeUrl(String path) {
  Matcher matcher = PATTERN.matcher(path);
  return matcher.matches();
  }
  // public static void main(String[] args) {
  // String path = "/sys/userAction_doLogin.action?username=zs&password=123";
  // Matcher matcher = PATTERN.matcher(path);
  // boolean b = matcher.matches();
  // System.out.println(b);
  // }
}
package com.zking.test.jwt;
import java.util.Date;
import java.util.Map;
import java.util.UUID;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import org.apache.commons.codec.binary.Base64;
import io.jsonwebtoken.Claims;
import io.jsonwebtoken.JwtBuilder;
import io.jsonwebtoken.Jwts;
import io.jsonwebtoken.SignatureAlgorithm;
/**
 * JWT验证过滤器:配置顺序 CorsFilte->JwtUtilsr-->StrutsPrepareAndExecuteFilter
 *
 */
public class JwtUtils {
  /**
  * JWT_WEB_TTL:WEBAPP应用中token的有效时间,默认30分钟
  */
  public static final long JWT_WEB_TTL = 30 * 60 * 1000;
  /**
  * 将jwt令牌保存到header中的key
  */
  public static final String JWT_HEADER_KEY = "jwt";
  // 指定签名的时候使用的签名算法,也就是header那部分,jjwt已经将这部分内容封装好了。
  private static final SignatureAlgorithm SIGNATURE_ALGORITHM = SignatureAlgorithm.HS256;
  private static final String JWT_SECRET = "f356cdce935c42328ad2001d7e9552a3";// JWT密匙
  private static final SecretKey JWT_KEY;// 使用JWT密匙生成的加密key
  static {
  byte[] encodedKey = Base64.decodeBase64(JWT_SECRET);
  JWT_KEY = new SecretKeySpec(encodedKey, 0, encodedKey.length, "AES");
  }
  private JwtUtils() {
  }
  /**
  * 解密jwt,获得所有声明(包括标准和私有声明)
  * 
  * @param jwt
  * @return
  * @throws Exception
  */
  public static Claims parseJwt(String jwt) {
  Claims claims = Jwts.parser().setSigningKey(JWT_KEY).parseClaimsJws(jwt).getBody();
  return claims;
  }
  /**
  * 创建JWT令牌,签发时间为当前时间
  * 
  * @param claims
  *            创建payload的私有声明(根据特定的业务需要添加,如果要拿这个做验证,一般是需要和jwt的接收方提前沟通好验证方式的)
  * @param ttlMillis
  *            JWT的有效时间(单位毫秒),当前时间+有效时间=过期时间
  * @return jwt令牌
  */
  public static String createJwt(Map<String, Object> claims, long ttlMillis) {
  // 生成JWT的时间,即签发时间
  long nowMillis = System.currentTimeMillis();
  // 下面就是在为payload添加各种标准声明和私有声明了
  // 这里其实就是new一个JwtBuilder,设置jwt的body
  JwtBuilder builder = Jwts.builder()
    // 如果有私有声明,一定要先设置这个自己创建的私有的声明,这个是给builder的claim赋值,一旦写在标准的声明赋值之后,就是覆盖了那些标准的声明的
    .setClaims(claims)
    // 设置jti(JWT ID):是JWT的唯一标识,根据业务需要,这个可以设置为一个不重复的值,主要用来作为一次性token,从而回避重放攻击。
    // 可以在未登陆前作为身份标识使用
    .setId(UUID.randomUUID().toString().replace("-", ""))
    // iss(Issuser)签发者,写死
    // .setIssuer("zking")
    // iat: jwt的签发时间
    .setIssuedAt(new Date(nowMillis))
    // 代表这个JWT的主体,即它的所有人,这个是一个json格式的字符串,可放数据{"uid":"zs"}。此处没放
    // .setSubject("{}")
    // 设置签名使用的签名算法和签名使用的秘钥
    .signWith(SIGNATURE_ALGORITHM, JWT_KEY)
    // 设置JWT的过期时间
    .setExpiration(new Date(nowMillis + ttlMillis));
  return builder.compact();
  }
  /**
  * 复制jwt,并重新设置签发时间(为当前时间)和失效时间
  * 
  * @param jwt
  *            被复制的jwt令牌
  * @param ttlMillis
  *            jwt的有效时间(单位毫秒),当前时间+有效时间=过期时间
  * @return
  */
  public static String copyJwt(String jwt, Long ttlMillis) {
  Claims claims = parseJwt(jwt);
  // 生成JWT的时间,即签发时间
  long nowMillis = System.currentTimeMillis();
  // 下面就是在为payload添加各种标准声明和私有声明了
  // 这里其实就是new一个JwtBuilder,设置jwt的body
  JwtBuilder builder = Jwts.builder()
    // 如果有私有声明,一定要先设置这个自己创建的私有的声明,这个是给builder的claim赋值,一旦写在标准的声明赋值之后,就是覆盖了那些标准的声明的
    .setClaims(claims)
    // 设置jti(JWT ID):是JWT的唯一标识,根据业务需要,这个可以设置为一个不重复的值,主要用来作为一次性token,从而回避重放攻击。
    // 可以在未登陆前作为身份标识使用
    //.setId(UUID.randomUUID().toString().replace("-", ""))
    // iss(Issuser)签发者,写死
    // .setIssuer("zking")
    // iat: jwt的签发时间
    .setIssuedAt(new Date(nowMillis))
    // 代表这个JWT的主体,即它的所有人,这个是一个json格式的字符串,可放数据{"uid":"zs"}。此处没放
    // .setSubject("{}")
    // 设置签名使用的签名算法和签名使用的秘钥
    .signWith(SIGNATURE_ALGORITHM, JWT_KEY)
    // 设置JWT的过期时间
    .setExpiration(new Date(nowMillis + ttlMillis));
  return builder.compact();
  }
}

 注1:修改CorsFilter添加允许的新的请求头“jwt”

 注2:原来在默认的请求上, 浏览器只能访问以下默认的 响应头

      Cache-Control

      Content-Language

      Content-Type

      Expires

      Last-Modified

      Pragma

      如果想让浏览器能访问到其他的 响应头的话 需要在服务器上设置 Access-Control-Expose-Headers

      Access-Control-Expose-Headers : 'jwt'


      // CorsFilter 允许客户端,发一个新的请求头jwt

      resp.setHeader("Access-Control-Allow-Headers", "Origin,X-Requested-With, Content-Type, Accept, jwt");


 注3:axios从响应头获得jwt令牌并保存到vuex

      这里有个问题如何获得项目中Vue的根实例,解决方案:修改main.js

      window.vm = new Vue({...});


      其它vuex的操作就照旧


 注4:写在最后的话鸟~~~退出系统请清空vuex中的内容哦


 注5:刷新页面会导致vuex中的state清空,解决方案在前面一章哦^_^

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