首先介紹一下什么是JSON Web Token（JWT）？
官方文檔是這樣解釋的：JSON Web Token（JWT）是一個開放標準（RFC 7519），它定義了一種緊湊且獨立的方式，可以在各方之間作為JSON對象安全地傳輸信息。此信息可以通過數字簽名進行驗證和信任。JWT可以使用秘密（使用HMAC算法）或使用RSA或ECDSA的公鑰/私鑰對進行簽名。
雖然JWT可以加密以在各方之間提供保密，但只將專注于簽名令牌。簽名令牌可以驗證其中包含的聲明的完整性，而加密令牌則隱藏其他方的聲明。當使用公鑰/私鑰對簽署令牌時，簽名還證明只有持有私鑰的一方是簽署私鑰的一方。
通俗來講，JWT是一個含簽名并攜帶用戶相關信息的加密串，頁面請求校驗登錄接口時，請求頭中攜帶JWT串到后端服務，后端通過簽名加密串匹配校驗，保證信息未被篡改。校驗通過則認為是可靠的請求，將正常返回數據。
什么情況下使用JWT比較適合？
JWT的結構體是什么樣的？
JWT由三部分組成，分別是頭信息、有效載荷、簽名，中間以（.）分隔，如下格式：
xxx.yyy.zzz
header（頭信息）
由兩部分組成，令牌類型（即：JWT）、散列算法（HMAC、RSASSA、RSASSA-PSS等），例如：
{ "alg": "HS256", "typ": "JWT"}然后，這個JSON被編碼為Base64Url，形成JWT的第一部分。
Payload（有效載荷）
JWT的第二部分是payload，其中包含claims。claims是關于實體（常用的是用戶信息）和其他數據的聲明，claims有三種類型： registered, public, and private claims。
Registered claims： 這些是一組預定義的claims，非強制性的，但是推薦使用， iss（發行人）， exp（到期時間）， sub（主題）， aud（觀眾）等；
Public claims: 自定義claims，注意不要和JWT注冊表中屬性沖突，這里可以查看JWT注冊表
Private claims: 這些是自定義的claims，用于在同意使用這些claims的各方之間共享信息，它們既不是Registered claims，也不是Public claims。
以下是payload示例：
{ "sub": "1234567890", "name": "John Doe", "admin": true}然后，再經過Base64Url編碼，形成JWT的第二部分；
注意：對于簽名令牌，此信息雖然可以防止篡改，但任何人都可以讀取。除非加密，否則不要將敏感信息放入到Payload或Header元素中。
Signature
要創建簽名部分，必須采用編碼的Header，編碼的Payload，秘鑰，Header中指定的算法，并對其進行簽名。
例如，如果要使用HMAC SHA256算法，將按以下方式創建簽名：
HMACSHA256( base64UrlEncode(header) + "." + base64UrlEncode(payload), secret)
簽名用于驗證消息在此過程中未被篡改，并且，在使用私鑰簽名令牌的情況下，它還可以驗證JWT的請求方是否是它所聲明的請求方。
輸出是三個由點分隔的Base64-URL字符串，可以在HTML和HTTP環境中輕松傳遞，與SAML等基于XML的標準相比更加緊湊。
例如：
eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiaWF0IjoxNTE2MjM5MDIyfQ.SflKxwRJSMeKKF2QT4fwpMeJf36POk6yJV_adQssw5c
JWT工作機制？
在身份驗證中，當用戶使用其憑據成功登錄時，將返回JSON Web Token（即：JWT）。由于令牌是憑證，因此必須非常小心以防止出現安全問題。一般情況下，不應將令牌保留的時間超過要求。理論上超時時間越短越好。
每當用戶想要訪問受保護的路由或資源時，用戶代理應該使用Bearer模式發送JWT，通常在Authorization header中。標題內容應如下所示：
Authorization: Bearer <token>
在某些情況下，這可以作為無狀態授權機制。服務器的受保護路由將檢查Authorization header中的有效JWT ，如果有效，則允許用戶訪問受保護資源。如果JWT包含必要的數據，則可以減少查詢數據庫或緩存信息。
如果在Authorization header中發送令牌，則跨域資源共享（CORS）將不會成為問題，因為它不使用cookie。
注意：使用簽名令牌，雖然他們無法更改，但是令牌中包含的所有信息都會向用戶或其他方公開。這意味著不應該在令牌中放置敏感信息。
使用JWT的好處是什么？
相比Simple Web Tokens (SWT)（簡單Web令牌） and Security Assertion Markup Language Tokens (SAML)（安全斷言標記語言令牌）；
以下是我實際項目中的應用分析
首先看一下大致的架構及流程圖：
主要有以下三步：
項目一開始我先封裝了一個JWTHelper工具包（GitHub下載），主要提供了生成JWT、解析JWT以及校驗JWT的方法，其他還有一些加密相關操作，稍后我會以代碼的形式介紹下代碼。工具包寫好后我將打包上傳到私服，能夠隨時依賴下載使用；
接下來，我在客戶端項目中依賴JWTHelper工具包，并添加Interceptor攔截器，攔截需要校驗登錄的接口。攔截器中校驗JWT有效性，并在response中重新設置JWT的新值；
最后在JWT服務端，依賴JWT工具包，在登錄方法中，需要在登錄校驗成功后調用生成JWT方法，生成一個JWT令牌并且設置到response的header中。
以下是部分代碼分享：
JwtHelper工具類：
/** * @Author: Helon * @Description: JWT工具類 * 參考官網：https://jwt.io/ * JWT的數據結構為：A.B.C三部分數據，由字符點"."分割成三部分數據 * A-header頭信息 * B-payload 有效負荷 一般包括：已注冊信息（registered claims），公開數據(public claims)，私有數據(private claims) * C-signature 簽名信息 是將header和payload進行加密生成的 * @Data: Created in 2018/7/19 14:11 * @Modified By: */public class JwtHelper { private static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(JwtHelper.class); /** * @Author: Helon * @Description: 生成JWT字符串 * 格式：A.B.C * A-header頭信息 * B-payload 有效負荷 * C-signature 簽名信息 是將header和payload進行加密生成的 * @param userId - 用戶編號 * @param userName - 用戶名 * @param identities - 客戶端信息（變長參數），目前包含瀏覽器信息，用于客戶端攔截器校驗，防止跨域非法訪問 * @Data: 2018/7/28 19:26 * @Modified By: */ public static String generateJWT(String userId, String userName, String ...identities) { //簽名算法，選擇SHA-256 SignatureAlgorithm signatureAlgorithm = SignatureAlgorithm.HS256; //獲取當前系統時間 long nowTimeMillis = System.currentTimeMillis(); Date now = new Date(nowTimeMillis); //將BASE64SECRET常量字符串使用base64解碼成字節數組 byte[] apiKeySecretBytes = DatatypeConverter.parseBase64Binary(SecretConstant.BASE64SECRET); //使用HmacSHA256簽名算法生成一個HS256的簽名秘鑰Key Key signingKey = new SecretKeySpec(apiKeySecretBytes, signatureAlgorithm.getJcaName()); //添加構成JWT的參數 Map<String, Object> headMap = new HashMap<>(); /* Header { "alg": "HS256", "typ": "JWT" } */ headMap.put("alg", SignatureAlgorithm.HS256.getValue()); headMap.put("typ", "JWT"); JwtBuilder builder = Jwts.builder().setHeader(headMap) /* Payload { "userId": "1234567890", "userName": "John Doe", } */ //加密后的客戶編號 .claim("userId", AESSecretUtil.encryptToStr(userId, SecretConstant.DATAKEY)) //客戶名稱 .claim("userName", userName) //客戶端瀏覽器信息 .claim("userAgent", identities[0]) //Signature .signWith(signatureAlgorithm, signingKey); //添加Token過期時間 if (SecretConstant.EXPIRESSECOND >= 0) { long expMillis = nowTimeMillis + SecretConstant.EXPIRESSECOND; Date expDate = new Date(expMillis); builder.setExpiration(expDate).setNotBefore(now); } return builder.compact(); } /** * @Author: Helon * @Description: 解析JWT * 返回Claims對象 * @param jsonWebToken - JWT * @Data: 2018/7/28 19:25 * @Modified By: */ public static Claims parseJWT(String jsonWebToken) { Claims claims = null; try { if (StringUtils.isNotBlank(jsonWebToken)) { //解析jwt claims = Jwts.parser().setSigningKey(DatatypeConverter.parseBase64Binary(SecretConstant.BASE64SECRET)) .parseClaimsJws(jsonWebToken).getBody(); }else { logger.warn("[JWTHelper]-json web token 為空"); } } catch (Exception e) { logger.error("[JWTHelper]-JWT解析異常：可能因為token已經超時或非法token"); } return claims; } /** * @Author: Helon * @Description: 校驗JWT是否有效 * 返回json字符串的demo: * {"freshToken":"A.B.C","userName":"Judy","userId":"123", "userAgent":"xxxx"} * freshToken-刷新后的jwt * userName-客戶名稱 * userId-客戶編號 * userAgent-客戶端瀏覽器信息 * @param jsonWebToken - JWT * @Data: 2018/7/24 15:28 * @Modified By: */ public static String validateLogin(String jsonWebToken) { Map<String, Object> retMap = null; Claims claims = parseJWT(jsonWebToken); if (claims != null) { //解密客戶編號 String decryptUserId = AESSecretUtil.decryptToStr((String)claims.get("userId"), SecretConstant.DATAKEY); retMap = new HashMap<>(); //加密后的客戶編號 retMap.put("userId", decryptUserId); //客戶名稱 retMap.put("userName", claims.get("userName")); //客戶端瀏覽器信息 retMap.put("userAgent", claims.get("userAgent")); //刷新JWT retMap.put("freshToken", generateJWT(decryptUserId, (String)claims.get("userName"), (String)claims.get("userAgent"), (String)claims.get("domainName"))); }else { logger.warn("[JWTHelper]-JWT解析出claims為空"); } return retMap!=null?JSONObject.toJSONString(retMap):null; } public static void main(String[] args) { String jsonWebKey = generateJWT("123", "Judy", "Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/68.0.3440.106 Safari/537.36"); System.out.println(jsonWebKey); Claims claims = parseJWT(jsonWebKey); System.out.println(claims); System.out.println(validateLogin(jsonWebKey)); }AES加密工具類：
/** * @Author: Helon * @Description: AES加密工具類 * @Data: Created in 2018/7/28 18:38 * @Modified By: */public class AESSecretUtil { /**秘鑰的大小*/ private static final int KEYSIZE = 128; /** * @Author: Helon * @Description: AES加密 * @param data - 待加密內容 * @param key - 加密秘鑰 * @Data: 2018/7/28 18:42 * @Modified By: */ public static byte[] encrypt(String data, String key) { if(StringUtils.isNotBlank(data)){ try { KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("AES"); //選擇一種固定算法，為了避免不同java實現的不同算法，生成不同的密鑰，而導致解密失敗 SecureRandom random = SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG"); random.setSeed(key.getBytes()); keyGenerator.init(KEYSIZE, random); SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey(); byte[] enCodeFormat = secretKey.getEncoded(); SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(enCodeFormat, "AES"); Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");// 創建密碼器 byte[] byteContent = data.getBytes("utf-8"); cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKeySpec);// 初始化 byte[] result = cipher.doFinal(byteContent); return result; // 加密 } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } return null; } /** * @Author: Helon * @Description: AES加密，返回String * @param data - 待加密內容 * @param key - 加密秘鑰 * @Data: 2018/7/28 18:59 * @Modified By: */ public static String encryptToStr(String data, String key){ return StringUtils.isNotBlank(data)?parseByte2HexStr(encrypt(data, key)):null; } /** * @Author: Helon * @Description: AES解密 * @param data - 待解密字節數組 * @param key - 秘鑰 * @Data: 2018/7/28 19:01 * @Modified By: */ public static byte[] decrypt(byte[] data, String key) { if (ArrayUtils.isNotEmpty(data)) { try { KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("AES"); //選擇一種固定算法，為了避免不同java實現的不同算法，生成不同的密鑰，而導致解密失敗 SecureRandom random = SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG"); random.setSeed(key.getBytes()); keyGenerator.init(KEYSIZE, random); SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey(); byte[] enCodeFormat = secretKey.getEncoded(); SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(enCodeFormat, "AES"); Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");// 創建密碼器 cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKeySpec);// 初始化 byte[] result = cipher.doFinal(data); return result; // 加密 } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } return null; } /** * @Author: Helon * @Description: AES解密，返回String * @param enCryptdata - 待解密字節數組 * @param key - 秘鑰 * @Data: 2018/7/28 19:01 * @Modified By: */ public static String decryptToStr(String enCryptdata, String key) { return StringUtils.isNotBlank(enCryptdata)?new String(decrypt(parseHexStr2Byte(enCryptdata), key)):null; } /** * @Author: Helon * @Description: 將二進制轉換成16進制 * @param buf - 二進制數組 * @Data: 2018/7/28 19:12 * @Modified By: */ public static String parseByte2HexStr(byte buf[]) { StringBuffer sb = new StringBuffer(); for (int i = 0; i < buf.length; i++) { String hex = Integer.toHexString(buf[i] & 0xFF); if (hex.length() == 1) { hex = '0' + hex; } sb.append(hex.toUpperCase()); } return sb.toString(); } /** * @Author: Helon * @Description: 將16進制轉換為二進制 * @param hexStr - 16進制字符串 * @Data: 2018/7/28 19:13 * @Modified By: */ public static byte[] parseHexStr2Byte(String hexStr) { if (hexStr.length() < 1) return null; byte[] result = new byte[hexStr.length()/2]; for (int i = 0;i< hexStr.length()/2; i++) { int high = Integer.parseInt(hexStr.substring(i*2, i*2+1), 16); int low = Integer.parseInt(hexStr.substring(i*2+1, i*2+2), 16); result[i] = (byte) (high * 16 + low); } return result; } public static void main(String[] args) { String ss = encryptToStr("eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJ1c2VySWQiOiIxMjMiLCJ1c2VyTmFtZSI6Ikp1ZHkiLCJleHAiOjE1MzI3Nzk2MjIsIm5iZiI6MTUzMjc3NzgyMn0.sIw_leDZwG0pJ8ty85Iecd_VXjObYutILNEwPUyeVSo", SecretConstant.DATAKEY); System.out.println(ss); System.out.println(decryptToStr(ss, SecretConstant.DATAKEY)); }所使用的常量類：
/** * @Author: Helon * @Description: JWT使用常量值 * @Data: Created in 2018/7/27 14:37 * @Modified By: */public class SecretConstant { //簽名秘鑰 自定義 public static final String BASE64SECRET = "***********"; //超時毫秒數（默認30分鐘） public static final int EXPIRESSECOND = 1800000; //用于JWT加密的密匙 自定義 public static final String DATAKEY = "************";}客戶端pom依賴：
<!--jwt工具類--> <dependency> <groupId>com.chtwm.component</groupId> <artifactId>jwt-helper</artifactId> <version>xxx</version> </dependency>
客戶端攔截器：
/** * @Author: Helon * @Description: 校驗是否登錄攔截器 * @Data: Created in 2018/7/30 14:30 * @Modified By: */@Slf4jpublic class ValidateLoginInterceptor implements HandlerInterceptor { @Override public boolean preHandle(HttpServletRequest httpServletRequest, HttpServletResponse httpServletResponse, Object o) throws Exception { //首先從請求頭中獲取jwt串，與頁面約定好存放jwt值的請求頭屬性名為User-Token String jwt = httpServletRequest.getHeader("User-Token"); log.info("[登錄校驗攔截器]-從header中獲取的jwt為:{}", jwt); //判斷jwt是否有效 if(StringUtils.isNotBlank(jwt)){ //校驗jwt是否有效,有效則返回json信息，無效則返回空 String retJson = JwtHelper.validateLogin(jwt); log.info("[登錄校驗攔截器]-校驗JWT有效性返回結果:{}", retJson); //retJSON為空則說明jwt超時或非法 if(StringUtils.isNotBlank(retJson)){ JSONObject jsonObject = JSONObject.parseObject(retJson); //校驗客戶端信息 String userAgent = httpServletRequest.getHeader("User-Agent"); if (userAgent.equals(jsonObject.getString("userAgent"))) { //獲取刷新后的jwt值，設置到響應頭中 httpServletResponse.setHeader("User-Token", jsonObject.getString("freshToken")); //將客戶編號設置到session中 httpServletRequest.getSession().setAttribute(GlobalConstant.SESSION_CUSTOMER_NO_KEY, jsonObject.getString("userId")); return true; }else{ log.warn("[登錄校驗攔截器]-客戶端瀏覽器信息與JWT中存的瀏覽器信息不一致，重新登錄。當前瀏覽器信息:{}", userAgent); } }else { log.warn("[登錄校驗攔截器]-JWT非法或已超時，重新登錄"); } } //輸出響應流 JSONObject jsonObject = new JSONObject(); jsonObject.put("hmac", ""); jsonObject.put("status", ""); jsonObject.put("code", "4007"); jsonObject.put("msg", "未登錄"); jsonObject.put("data", ""); httpServletResponse.setCharacterEncoding("UTF-8"); httpServletResponse.setContentType("application/json; charset=utf-8"); httpServletResponse.getOutputStream().write(jsonObject.toJSONString().getBytes("UTF-8")); return false; } @Override public void postHandle(HttpServletRequest httpServletRequest, HttpServletResponse httpServletResponse, Object o, ModelAndView modelAndView) throws Exception { } @Override public void afterCompletion(HttpServletRequest httpServletRequest, HttpServletResponse httpServletResponse, Object o, Exception e) throws Exception { }}客戶端攔截器在XML文件中配置：
<!--攔截器配置--> <mvc:interceptors> <mvc:interceptor> <!--需攔截url配置--> <mvc:exclude-mapping path="/api/aa/bb/**" /> <mvc:exclude-mapping path="/api/aa/cc/test" /> <bean id="validateLoginInterceptor" class="com.xxx.ValidateLoginInterceptor" /> </mvc:interceptor> </mvc:interceptors>
到此，后臺服務的配置已經完成，下一步就需要前端頁面將JWT令牌從response響應頭中取出，然后存入localstorage或cookie中。但是遇到跨域場景，處理起來就會比較復雜，因為一旦在瀏覽器中跨域將獲取不到localstorage中的JWT令牌。例如www.a.com域下的JWT，在www.b.com域下是獲取不到的，所以我選擇了一種頁面跨域的方式進行處理，使用iframe+H5的postMessage（參考博文），具體我使用代碼分享的方式來分析。
前端頁面js代碼（服務端）：
/**CURD本地存儲信息 start**/ (function(doc,win){ var fn=function(){}; fn.prototype={ /*本地數據存儲 t:cookie有效時間，單位s; domain:cookie存儲所屬的domain域*/ setLocalCookie: function (k, v, t,domain) { //如果當前瀏覽器不支持localStorage將存儲在cookie中 typeof window.localStorage !== "undefined" ? localStorage.setItem(k, v) : (function () { t = t || 365 * 12 * 60 * 60; domain=domain?domain:".jwtserver.com"; document.cookie = k + "=" + v + ";max-age=" + t+";domain="+domain+";path=/"; })() }, /*獲取本地存儲數據*/ getLocalCookie: function (k) { k = k || "localDataTemp"; return typeof window.localStorage !== "undefined" ? localStorage.getItem(k) : (function () { var all = document.cookie.split(";"); var cookieData = {}; for (var i = 0, l = all.length; i < l; i++) { var p = all[i].indexOf("="); var dataName = all[i].substring(0, p).replace(/^[/s/uFEFF/xA0]+|[/s/uFEFF/xA0]+$/g,""); cookieData[dataName] = all[i].substring(p + 1); } return cookieData[k] })(); }, /*刪除本地存儲數據*/ clearLocalData: function (k) { k = k || "localDataTemp"; typeof window.localStorage !== "undefined" ? localStorage.removeItem(k) : (function () { document.cookie = k + "=temp" + ";max-age=0"; })() }, init:function(){ this.bindEvent(); }, //事件綁定 bindEvent:function(){ var _this=this; win.addEventListener("message",function(evt){ if(win.parent!=evt.source){return} var options=JSON.parse(evt.data); if(options.type=="GET"){ var data=tools.getLocalCookie(options.key); win.parent.postMessage(data, "*"); } options.type=="SET"&&_this.setLocalCookie(options.key,options.value); options.type=="REM"&&_this.clearLocalData(options.key); },false) } }; var tools=new fn(); tools.init(); })(document,window); /**CURD本地存儲信息 end**/前端頁面js代碼（客戶端）：
//頁面初始化向iframe域名發送消息 window.onload = function() { console.log('get key value......................') window.frames[0].postMessage(JSON.stringify({type:"GET",key:"User-Token"}),'*'); } //監聽message信息，接收從iframe域下獲取到的token信息，然后存儲到localstorage或cookie中 window.addEventListener('message', function(e) { console.log('listen.....'); var data = e.data; console.log(data); if(data != null){ localStorage.setItem("User-Token", data); } }, false);總結：
優點：在非跨域環境下使用JWT機制是一個非常不錯的選擇，實現方式簡單，操作方便，能夠快速實現。由于服務端不存儲用戶狀態信息，因此大用戶量，對后臺服務也不會造成壓力；
缺點：跨域實現相對比較麻煩，安全性也有待探討。因為JWT令牌返回到頁面中，可以使用js獲取到，如果遇到XSS攻擊令牌可能會被盜取，在JWT還沒超時的情況下，就會被獲取到敏感數據信息。
以上就是本文的全部內容，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支持VeVb武林網。
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