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一、JWT简介
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
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，示例如下：
{“UserName”: “Chongchong”,“Role”: “Admin”,“Expire”: “2018-08-08 20:15:56”}之后，当用户与服务器通信时，客户在请求中发回JSON对象
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：见资料“JWT的数据结构.jpg”
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
二、JWT工作原理
1.第一次发送登录请求，必然会携带用户信息uname和pwd
2.通过用户信息uname和pwd登录成功，会将用户信息通过jwt工具类生成一个加密的jwtw码（jwt字符串）
3.加密字符串 会以response header响应头的形式 响应 到前端
4.前端服务器 会有响应拦截器拦截，截取到响应头承载的jw字符t串，又会放到Vuex中
5.当第二次请求，前端服务器中有一个请求拦截器，会将Vuex中的jwt串放入 request header请求头中
6.当请求通过跨域的方式到达后台服务器，后台服务器中有一个过滤器，会截取到请求头中的request header头中jwt串
7.jwt工具类会对jwt串进行解析，解析成用户信息，最终进行校验
案例演示：
后台开启jwt验证
JwtFilter
private boolean OFF = false;// true关闭jwt令牌验证功把这个改为false
package com.zking.vue.util;
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 = "^/vue/userAction_login\\.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);
// }
}
后台启用了jwt，那么当我们请求时，就会在前台收到一个jwt字符串
前台
http.js
/**
* vue项目对axios的全局配置
*/
import axios from 'axios'
import qs from 'qs'
//引入action模块，并添加至axios的类属性urls上
import action from '@/api/action'
axios.urls = action
// axios默认配置
axios.defaults.timeout = 10000; // 超时时间
// axios.defaults.baseURL = 'http://localhost:8080/j2ee15'; // 默认地址
axios.defaults.baseURL = action.SERVER;
//整理数据
// 只适用于 POST,PUT,PATCH，transformRequest` 允许在向服务器发送前，修改请求数据
axios.defaults.transformRequest = function(data) {
data = qs.stringify(data);
return data;
};
// 请求拦截器
axios.interceptors.request.use(function(config) {
var jwt = window.vm.$store.getters.getJwt;
config.headers['jwt'] = jwt;
return config;
}, function(error) {
return Promise.reject(error);
});
// 响应拦截器
axios.interceptors.response.use(function(response) {
debugger;
var jwt = response.headers['jwt'];
//如果jwt不为空
if(jwt){
// 同步
window.vm.$store.commit('setJwt',{jwt:jwt});
}
return response;
}, function(error) {
return Promise.reject(error);
});
export default axios;
mutations.js
export default{
//同步修改值
setRessName:(state,payload)=>{
//satte对象对应了state.js中的变量对象
//payload 载荷对应的 传递的 json对象传递的参数{name:zs,age:12}
state.resName=payload.resName;
},
setJwt:(state,payload)=>{
state.jwt=payload.jwt;
}
}
getters.js
export default{
//拿值
getResName:(state)=>{
return state.resName;
},
getJwt:(state)=>{
return state.jwt;
}
}
state.js
export default{
resName:'小猪餐馆',
jwt:''
}
main.js
// The Vue build version to load with the `import` command
// (runtime-only or standalone) has been set in webpack.base.conf with an alias.
import Vue from 'vue'
//开发环境才会引入mockjs
// 开发环境：true && require('@/mock') 会执行后面代码，也就是说mock.js会被导入到当前开发环境中
// 生产环境：false && require('@/mock') 不会执行后面代码，也就是说mock.js是不会引导到当前项目中
// process.env.MOCK && require('@/mock')
//引入依赖
import ElementUI from 'element-ui' // 新添加 1（js）
import 'element-ui/lib/theme-chalk/index.css' // （样式） 新添加 2 ，避免后期打包样式不同，要放在import App from './App'; 之前
import App from './App'
import router from './router'
import axios from '@/api/http' //(工具包写法) //#vue项目对axios的全局配置
/*import axios from 'axios' *///(原生写法)
import VueAxios from 'vue-axios'
//会找到store中对应的index.js
import store from './store'
Vue.use(ElementUI) // 新添加 3 使用js
Vue.use(VueAxios,axios)
Vue.config.productionTip = false
window.vm = new Vue({
el: '#app',
router,
store,
data(){
return{
//在Vue根实例中定一个变量，这个变量就是vue实例，它就是总线
// 父传字用 props 子传父用this.$emit （this指Vue实例）
Bus:new Vue({})
}
},
components: { App },
template: '<App/>'
})
准备工作做完，我们运行后台服务器，启动我们的spa项目
当我们输入正确账号密码，我们可以看到请求头第一次和第二次的jwt数据
三、JWT工具类
jwt工具类(后台)
JwtUtils
package com.zking.vue.util;
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();
}
}
JWT的数据结构
我们可以用一下建立测试类进行测试
JwtDemo
package com.zking.vue.test;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import org.junit.Test;
import com.zking.vue.util.JwtUtils;
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";
String oldJwt = "eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJleHAiOjE1NjM1MjU5MjMsImlhdCI6MTU2MzUyNDEyMywiYWdlIjoxOCwianRpIjoiOTAzNmMwY2Q3NGIwNDBjMzgzMDAxYzdiNmZkMzYzZmIiLCJ1c2VybmFtZSI6InpzcyJ9.sgV9fr4fgmmahDFRJnsfazA6R3H-gNMVcg2ucA227n4";
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));
}
}
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