JWT令牌 | 一个区别于cookie/session的更安全的校验技术

🍃作者介绍：双非本科大三网络工程专业在读，阿里云专家博主，专注于Java领域学习，擅长web应用开发、数据结构和算法，初步涉猎Python人工智能开发和前端开发。

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1 、简介

令牌的形式有很多，我们使用的是功能强大的 JWT令牌。

JWT全称：JSON Web Token （官网：https://jwt.io/）

定义了一种简洁的、自包含的格式，用于在通信双方以json数据格式安全的传输信息。
由于数字签名的存在，这些信息是可靠的。

简洁：是指jwt就是一个简单的字符串。可以在请求参数或者是请求头当中直接传递。

自包含：指的是jwt令牌，看似是一个随机的字符串，但是我们是可以根据自身的需求在jwt令牌中存储自定义的数据内容。如：可以直接在jwt令牌中存储用户的相关信息。

简单来讲，jwt就是将原始的json数据格式进行了安全的封装，这样就可以直接基于jwt在通信双方安全的进行信息传输了。

2 、组成成分

JWT的组成：（JWT令牌由三个部分组成，三个部分之间使用英文的点来分割）

第一部分：Header(头)，记录令牌类型、签名算法等。例如：{"algorithm":"HS256","type":"JWT"}

第二部分：Payload(有效载荷），携带一些自定义信息、默认信息等。例如：{"id":"1","username":"Tom"}

第三部分：Signature(签名），防止Token被篡改、确保安全性。将header、payload，并加入指定秘钥，通过指定签名算法计算而来。

签名的目的就是为了防jwt令牌被篡改，而正是因为jwt令牌最后一个部分数字签名的存在，所以整个jwt 令牌是非常安全可靠的。

一旦jwt令牌当中任何一个部分、任何一个字符被篡改了，整个令牌在校验的时候都会失败，所以它是非常安全可靠的。

JWT是如何将原始的JSON格式数据，转变为字符串的呢？

其实在生成JWT令牌时，会对JSON格式的数据进行一次编码：进行base64编码

Base64 ：是一种基于64个可打印的字符来表示二进制数据的编码方式。

既然能编码，那也就意味着也能解码。

所使用的64个字符分别是A到Z、a到z、 0- 9，一个加号，一个斜杠，加起来就是64个字符。

任何数据经过base64编码之后，最终就会通过这64个字符来表示。

当然还有一个符号，那就是等号。等号它是一个补位的符号

++需要注意的是Base64是编码方式，而不是加密方式。++

3 、应用场景

JWT令牌最典型的应用场景就是登录认证：

在浏览器发起请求来执行登录操作，此时会访问登录的接口，如果登录成功之后，我们需要生成一个jwt令牌，将生成的 jwt令牌返回给前端。

前端拿到jwt令牌之后，会将jwt令牌存储起来。在后续的每一次请求中都会将jwt令牌携带到服务端。

服务端统一拦截请求之后，先来判断一下这次请求有没有把令牌带过来，如果没有带过来，直接拒绝访问，如果带过来了，还要校验一下令牌是否是有效。如果有效，就直接放行进行请求的处理。

在JWT登录认证的场景中我们发现，整个流程当中涉及到两步操作：

在登录成功之后，要生成令牌。

每一次请求当中，要接收令牌并对令牌进行校验。

4 、生成和校验

下面是基于Java代码生成和校验JWT令牌。

首先我们先来实现JWT令牌的生成。要想使用JWT令牌，需要先引入JWT的依赖：

XML 复制代码

<!-- JWT依赖-->
<dependency>
    <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
    <artifactId>jjwt</artifactId>
    <version>0.9.1</version>
</dependency>

注意：JWT依赖是JJWT，第一个J是Java的意思

在引入完JWT依赖后，就可以调用工具包中提供的API来完成JWT令牌的生成和校验

工具类：Jwts

生成JWT代码实现：

java 复制代码

@Test
public void genJwt(){
    Map<String,Object> claims = new HashMap<>();
    claims.put("id",1);
    claims.put("username","Tom");
    
    String jwt = Jwts.builder()
        .setClaims(claims) //自定义内容(载荷)          
        .signWith(SignatureAlgorithm.HS256, "xzl@csdn@zmcq") //签名算法        
        .setExpiration(new Date(System.currentTimeMillis() + 24*3600*1000)) //有效期   
        .compact();
    
    System.out.println(jwt);
}

运行测试方法，得到令牌：

bash 复制代码

eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJpZCI6MSwiZXhwIjoxNzA3Mjg5NTY0LCJ1c2VybmFtZSI6IlRvbSJ9.E2NpgJPxu-frYWF05GENtOJPKGhpn7boBQ-b0LnPLnk

输出的结果就是生成的JWT令牌,，通过英文的点分割对三个部分进行分割，我们可以将生成的令牌复制一下，然后打开JWT的官网，将生成的令牌直接放在Encoded位置，此时就会自动的将令牌解析出来。

第一部分解析出来，看到JSON格式的原始数据，所使用的签名算法为HS256。

第二个部分是我们自定义的数据，之前我们自定义的数据就是id和username，还有一个exp代表的是我们所设置的过期时间。

由于前两个部分是base64编码，所以是可以直接解码出来。

但最后一个部分并不是base64编码，是经过签名算法计算出来的，所以最后一个部分是不会解析的。

实现了JWT令牌的生成，下面我们接着使用Java代码来校验JWT令牌(解析生成的令牌)：

java 复制代码

@Test
public void parseJwt(){
    Claims claims = Jwts.parser()
        .setSigningKey("xzl@csdn@zmcq")//指定签名密钥（必须保证和生成令牌时使用相同的签名密钥）  
	    .parseClaimsJws("eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJpZCI6MSwiZXhwIjoxNzA3Mjg5NTY0LCJ1c2VybmFtZSI6IlRvbSJ9.E2NpgJPxu-frYWF05GENtOJPKGhpn7boBQ-b0LnPLnk")
        .getBody();
    System.out.println(claims);
}

运行测试方法：

令牌解析后，可以看到id、username和exp(过期时间)，如果在解析的过程当中没有报错，就说明解析成功了。

篡改令牌中的任何一个字符，在对令牌进行解析时都会报错，所以JWT令牌是非常安全可靠的。

5 、登录下发令牌

通过JWT令牌技术来跟踪会话的两步操作：

生成令牌：在登录成功之后来生成一个JWT令牌，并且把这个令牌直接返回给前端
校验令牌：拦截前端请求，从请求中获取到令牌，对令牌进行解析校验

首先是拦截器，需要拦截请求(如果不是请求登录接口，则拦截到登录接口)：

判断是不是controller方法：

校验jwt令牌：

这里使用捕获异常的方式来校验，如果有异常则表示校验失败。

这里不适合采用非空校验，因为token的令牌可能是非空但错误。

下面是登录接口：