JWT 令牌

一、JWT

1、什么是JWT

2、JWT的组成

3、JJWT签发与验证token

1、创建token

2、解析token

3、设置过期时间

4、自定义claims

前言：

在现代Web应用和微服务架构中，用户身份验证和信息安全传输是核心问题。JSON Web Token（JWT）作为一种轻量级的认证机制，已成为开发者解决这些问题的重要工具。通过它，系统可以实现无状态认证，不需要在服务器端存储会话信息，既提高了性能，又增强了可扩展性。本文将介绍JWT的基本概念、组成部分以及它的token令牌的生成与校验。

一、JWT

1、什么是JWT

JWT（JSON Web Token）是一种开放标准（RFC 7519），用于在网络应用环境中作为紧凑的、独立的方式安全地传递信息。JWT通常用于用户身份验证和信息交换，尤其是在Web应用和微服务架构中。

2、JWT的组成

头部（Header）：通常包含两部分信息，算法类型（如HMAC SHA256或RSA）以及令牌的类型（通常是JWT）。

头部用于描述关于该JWT的最基本的信息，例如其类型以及签名所用的算法等。这也可以被表示成一个JSON对象。

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

在头部指明了签名算法是HS256算法。我们进行BASE64编码http://base64.xpcha.com/，编码后的字符串如下：

eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9

负载（Payload）：包含声明（Claims）。声明是关于实体（通常是用户）以及额外数据的信息。声明有三种类型：
- 注册声明：这些是JWT规范中推荐的标准声明，如iss（签发者）、exp（过期时间）、sub（主题）等。
- 公共声明：可以自由定义的声明，但需要避免冲突。
- 私有声明：是JWT中双方自行约定的声明，用于传递应用程序自定义信息。

用白话说负载就是存放有效信息的地方。

定义一个payload:

{"sub":"1234567890","name":"John Doe","admin":true}

然后将其进行base64加密，得到Jwt的第二部分。

eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiYWRtaW4iOnRydWV9

签名（Signature）：为了确保JWT的安全性，使用头部和负载部分，再加上一个密钥，按照头部中指定的签名算法（如HMAC SHA256）生成签名。这个签名可以验证消息是否在传输过程中被篡改过。

jwt的第三部分是一个签证信息，这个签证信息由三部分组成：

header (base64后的)

payload (base64后的)

secret

这个部分需要base64加密后的header和base64加密后的payload使用.连接组成的字符串，然后通过header中声明的加密方式进行加盐secret组合加密，然后就构成了jwt的第三部分。

TJVA95OrM7E2cBab30RMHrHDcEfxjoYZgeFONFh7HgQ

将这三部分用.连接成一个完整的字符串,构成了最终的jwt:

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.

eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiYWRtaW4iOnRydWV9.

TJVA95OrM7E2cBab30RMHrHDcEfxjoYZgeFONFh7HgQ

JWT的主要优势是其自包含性，信息可以存储在令牌内部，服务器不需要保存会话信息，从而提高了可扩展性和性能。

3、JJWT签发与验证token

JJWT是一个提供端到端的JWT创建和验证的Java库。永远免费和开源(Apache License，版本2.0)，JJWT很容易使用和理解。它被设计成一个以建筑为中心的流畅界面，隐藏了它的大部分复杂性。

1、创建token

首先要在项目的pom文件中添加依赖，如下：

<dependency>

   <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>

   <artifactId>jjwt</artifactId>

   <version>0.9.0</version>

</dependency>

接下来创建测试类，代码如下

JwtBuilder builder= Jwts.builder()
    .setId("888")   //设置唯一编号
    .setSubject("小白")//设置主题  可以是JSON数据
    .setIssuedAt(new Date())//设置签发日期
    .signWith(SignatureAlgorithm.HS256,"java");//设置签名 使用HS256算法，并设置SecretKey(字符串)
//构建 并返回一个字符串 
System.out.println( builder.compact() );

运行打印结果：

eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJqdGkiOiI4ODgiLCJzdWIiOiLlsI_nmb0iLCJpYXQiOjE1NTc5MDQxODF9.ThecMfgYjtoys3JX7dpx3hu6pUm0piZ0tXXreFU_u3Y

再次运行，会发现每次运行的结果是不一样的，因为我们的载荷中包含了时间。

2、解析token

我们刚才已经创建了token ，在web应用中这个操作是由服务端进行然后发给客户端，客户端在下次向服务端发送请求时需要携带这个token（这就好像是拿着一张门票一样），那服务端接到这个token 应该解析出token中的信息（例如用户id）,根据这些信息查询数据库返回相应的结果。

String compactJwt="eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJqdGkiOiI4ODgiLCJzdWIiOiLlsI_nmb0iLCJpYXQiOjE1NTc5MDQxODF9.ThecMfgYjtoys3JX7dpx3hu6pUm0piZ0tXXreFU_u3Y";

Claims claims = Jwts.parser().setSigningKey("java").parseClaimsJws(compactJwt).getBody();

System.out.println(claims);

运行打印效果：

{jti=888, sub=小白, iat=1557904181}

试着将token或签名秘钥篡改一下，会发现运行时就会报错，所以解析token也就是验证token。

3、设置过期时间

有很多时候，我们并不希望签发的token是永久生效的，所以我们可以为token添加一个过期时间。

创建token 并设置过期时间：

//当前时间
long currentTimeMillis = System.currentTimeMillis();
Date date = new Date(currentTimeMillis);
JwtBuilder builder= Jwts.builder()
    .setId("888")   //设置唯一编号
    .setSubject("小白")//设置主题  可以是JSON数据
    .setIssuedAt(new Date())//设置签发日期
    .setExpiration(date)
    .signWith(SignatureAlgorithm.HS256,"java");//设置签名 使用HS256算法，并设置SecretKey(字符串)
//构建 并返回一个字符串
System.out.println( builder.compact() );

解释：

.setExpiration(date)//用于设置过期时间，参数为Date类型数据

运行，打印效果如下：

eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJqdGkiOiI4ODgiLCJzdWIiOiLlsI_nmb0iLCJpYXQiOjE1NTc5MDUzMDgsImV4cCI6MTU1NzkwNTMwOH0.4q5AaTyBRf8SB9B3Tl-I53PrILGyicJC3fgR3gWbvUI

解析TOKEN：

String compactJwt="eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJqdGkiOiI4ODgiLCJzdWIiOiLlsI_nmb0iLCJpYXQiOjE1NTc5MDUzMDgsImV4cCI6MTU1NzkwNTMwOH0.4q5AaTyBRf8SB9B3Tl-I53PrILGyicJC3fgR3gWbvUI";

Claims claims = Jwts.parser().setSigningKey("java").parseClaimsJws(compactJwt).getBody();

System.out.println(claims);

打印结果：

当前时间超过过期时间，则会报错。

4、自定义claims

我们刚才的例子只是存储了id和subject两个信息，如果你想存储更多的信息（例如角色）可以定义自定义claims。

创建测试类，并设置测试方法：

创建token:

@Test
public void createJWT(){
    //当前时间
    long currentTimeMillis = System.currentTimeMillis();
    currentTimeMillis+=1000000L;
    Date date = new Date(currentTimeMillis);
    JwtBuilder builder= Jwts.builder()
        .setId("888")   //设置唯一编号
        .setSubject("小白")//设置主题  可以是JSON数据
        .setIssuedAt(new Date())//设置签发日期
        .setExpiration(date)//设置过期时间
        .claim("roles","admin")//设置角色
        .signWith(SignatureAlgorithm.HS256,"java");//设置签名 使用HS256算法，并设置SecretKey(字符串)
    //构建 并返回一个字符串
    System.out.println( builder.compact() );
}

运行打印效果：

eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJqdGkiOiI4ODgiLCJzdWIiOiLlsI_nmb0iLCJpYXQiOjE1NTc5MDU4MDIsImV4cCI6MTU1NzkwNjgwMiwicm9sZXMiOiJhZG1pbiJ9.AS5Y2fNCwUzQQxXh_QQWMpaB75YqfuK-2P7VZiCXEJI

解析TOKEN:

//解析
@Test
public void parseJWT(){
    String compactJwt="eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJqdGkiOiI4ODgiLCJzdWIiOiLlsI_nmb0iLCJpYXQiOjE1NTc5MDU4MDIsImV4cCI6MTU1NzkwNjgwMiwicm9sZXMiOiJhZG1pbiJ9.AS5Y2fNCwUzQQxXh_QQWMpaB75YqfuK-2P7VZiCXEJI";
    Claims claims = Jwts.parser().setSigningKey("java").parseClaimsJws(compactJwt).getBody();
    System.out.println(claims);
}

运行效果：