jwt入门介绍

[1 什么是JWT](#1 什么是JWT)
[2 JWT能做什么](#2 JWT能做什么)
[3 为什么用JWT](#3 为什么用JWT)
- [3.1 基于传统的Session认证](#3.1 基于传统的Session认证)
- [3.2 基于JWT认证](#3.2 基于JWT认证)
[4 JWT的结构是什么](#4 JWT的结构是什么)
[5 使用JWT](#5 使用JWT)

1 什么是JWT

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# 1.翻译
  官网地址: https://jwt.io/introduction/
  翻译: jsonwebtoken（JWT）是一个开放标准（rfc7519）， 它定义了一种紧凑的、自包含的方式，用于在各方之间以JSON
  对象安全地传输信息。此信息可以验证和信任，因为它是数字签 名的。jwt可以使用秘密（使用HMAC算法）或使用RSA或ECDSA的
  公钥/私钥对进行签名

# 2.通俗解释
JWT简称JSON Web Token,也就是通过JSON形式作为Web应用中的令牌,用于在各方之间安全地将信息作为JSON对象传输。
在数据传输过程中还可以完成数据加密、签名等相关处理。

2 JWT能做什么

1.授权

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这是使用JWT的最常见方案。一旦用户登录，每个后续请求将包括JWT，从而允允许的路由，服务和资源。单点登录是当今
广泛使用JWT的一项功能，因为它的开销很小并且可以在不同的域中轻松使用。

2.信息交换

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JSON Web Token是在各方之间安全地传输信息的好方法。因为可以对JWT进行签名（例如，使用公钥/私钥对），所以您可
以确保发件人是他们所说的人。此外，由于签名是使用标头和有效负载计算的，因此您还可以验证内容是否遭到篡改。

jwt和session的区别

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注意：jwt跟session不一样，jwt存储在客户端，session存储在服务器端，服务器断电后session就没了，而jwt因
为存储在客户端，所以就不会被影响，只要jwt不过期，就可以继续使用。

3 为什么用JWT

3.1 基于传统的Session认证

1.认证方式

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我们知道，http协议本身是一种无状态的协议，而这就意味着如果用户向我们的应用提供了用户名和密码来进行用
户认证，那么下一次请求时，用户还要再一次进行用户认证才行，因为根据http协议，我们并不能知道是哪个用户发出
的请求，所以为了让我们的应用能识别是哪个用户发出的请求，我们只能在服务器存储一份用户登录的信息，这份登录信息会在响
应时传递给浏览器，告诉其保存为cookie,以便下次请求时发送给我们的应用，这样我们的应用就能识别请求来自哪个用
户了,这就是传统的基于session认证。

2.session的认证流程

3.暴露问题

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1.每个用户经过我们的应用认证之后，我们的应用都要在服务端做一次记录，以方便用户下次请求的鉴别，通常而言session都是保
存在内存中，而随着认证用户的增多，服务端的开销会明显增大

2.用户认证之后，服务端做认证记录，如果认证的记录被保存在内存中的话，这意味着用户下次请求还必须要请求在这台服务
器上,这样才能拿到授权的资源，这样在分布式的应用上，相应的限制了负载均衡器的能力。这也意味着限制了应用的扩展能力。

3.因为是基于cookie来进行用户识别的, cookie如果被截获，用户就会很容易受到跨站请求伪造的攻击。

4.在前后端分离系统中就更加痛苦:如下图所示
也就是说前后端分离在应用解耦后增加了部署的复杂性。通常用户一次请求就要转发多次。如果用session 每次携带sessionid 到服务
器，服务器还要查询用户信息。同时如果用户很多。这些信息存储在服务器内存中，给服务器增加负担。还有就是CSRF（跨站伪造
请求攻  击）攻击，session是基于cookie进行用户识别的, cookie如果被截获，用户就会很容易受到跨站请求伪造的攻击。还有就是
sessionid就是一个特征值，表达的信息不够丰富。不容易扩展。而且如果你后端应用是多节点部署。那么就需要实现session共
享机制。不方便集群应用。

3.2 基于JWT认证

1.认证流程

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首先，前端通过Web表单将自己的用户名和密码发送到后端的接口。这一过程一般是一个HTTP POST请求。建议的方式是通过SSL加
密的传输（https协议），从而避免敏感信息被嗅探。

后端核对用户名和密码成功后，将用户的id等其他信息作为JWT Payload（负载），将其与头部分别进行Base64编码拼接后
签名，形成一个JWT(Token)。形成的JWT就是一个形同lll.zzz.xxx的字符串。 token head.payload.singurater

后端将JWT字符串作为登录成功的返回结果返回给前端。前端可以将返回的结果保存在localStorage或sessionStorage上，退出登录
时前端删除保存的JWT即可。

前端在每次请求时将JWT放入HTTP Header中的Authorization位。(解决XSS和XSRF问题) HEADER

后端检查是否存在，如存在验证JWT的有效性。例如，检查签名是否正确；检查Token是否过期；检查Token的接收方是否是自己（可选）。

验证通过后后端使用JWT中包含的用户信息进行其他逻辑操作，返回相应结果。

2.jwt优势

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简洁(Compact): 可以通过URL，POST参数或者在HTTP header发送，因为数据量小，传输速度也很快

自包含(Self-contained)：负载中包含了所有用户所需要的信息，避免了多次查询数据库

因为Token是以JSON加密的形式保存在客户端的，所以JWT是跨语言的，原则上任何web形式都支持。

不需要在服务端保存会话信息，特别适用于分布式微服务。

4 JWT的结构是什么

1.token的组成

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token   string  ====>  header.payload.singnature  token   

# 1.令牌组成
- 1.标头(Header)
- 2.有效载荷(Payload)
- 3.签名(Signature)
- 因此，JWT通常如下所示:xxxxx.yyyyy.zzzzz   Header.Payload.Signature

2.header的组成

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# 2.Header
- 标头通常由两部分组成：令牌的类型（即JWT）和所使用的签名算法，例如HMAC SHA256或RSA。它会使用 Base64 编码组成 JWT 结构的第一部分。

- 注意:Base64是一种编码，也就是说，它是可以被翻译回原来的样子来的。它并不是一种加密过程。

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

3.Payload

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# 3.Payload
- 令牌的第二部分是有效负载，其中包含声明。声明是有关实体
- （通常是用户）和其他数据的声明。同样的，它会使用 
Base64 编码组成 JWT 结构的第二部分


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

4.Signature

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前面两部分都是使用 Base64 进行编码的，即前端可以解开知道里面的信息。Signature 需要使用编码后的 header 和 payload
以及我们提供的一个密钥，然后使用 header 中指定的签名算法（HS256）进行签名。签名的作用是保证 JWT 没有被篡改过
- 如:
  HMACSHA256(base64UrlEncode(header) + "." + base64UrlEncode(payload),secret);

# 签名目的
- 最后一步签名的过程，实际上是对头部以及负载内容进行签名，防止内容被窜改。如果有人对头部以及负载的内容解码之后进行修
改，再进行编码，最后加上之前的签名组合形成新的JWT的话，那么服务器端会判断出新的头部和负载形成的签名和JWT附带上
的签名是不一样的。如果要对新的头部和负载进行签名，在不知道服务器加密时用的密钥的话，得出来的签名也是不一样的。

# 信息安全问题
- 在这里大家一定会问一个问题：Base64是一种编码，是可逆的，那么我的信息不就被暴露了吗？

- 是的。所以，在JWT中，不应该在负载里面加入任何敏感的数据。在上面的例子中，我们传输的是用户的User ID。这个值
实际上不是什么敏  感内容，一般情况下被知道也是安全的。但是像密码这样的内容就不能被放在JWT中了。如果将用户的密
码放在了JWT中，那么怀有恶意的第  三方通过Base64解码就能很快地知道你的密码了。因此JWT适合用于向Web应用传递一些
非敏感信息。JWT还经常用于设计用户认证和授权系  统，甚至实现Web应用的单点登录。

5.结合放在一起

json 复制代码

# 5.放在一起
- 输出是三个由点分隔的Base64-URL字符串，可以在HTML和HTTP环境中轻松传递这些字符串，与基于XML的标准（例如SAML）
相比，它更紧凑。
- 简洁(Compact)
  可以通过URL, POST 参数或者在 HTTP header 发送，因为  数据量小，传输速度快
- 自包含(Self-contained)
  负载中包含了所有用户所需要的信息，避免了多次查询数据库

5 使用JWT

5.1.引入依赖

xml 复制代码

<!--引入jwt-->
<dependency>
  <groupId>com.auth0</groupId>
  <artifactId>java-jwt</artifactId>
  <version>3.4.0</version>
</dependency>

5.2.生成token

java 复制代码

Calendar instance = Calendar.getInstance();
instance.add(Calendar.SECOND, 90);
//生成令牌
String token = JWT.create()
  .withClaim("username", "张三")//设置自定义用户名
  .withExpiresAt(instance.getTime())//设置过期时间
  .sign(Algorithm.HMAC256("token!Q2W#E$RW"));//设置签名 保密 复杂
//输出令牌
System.out.println(token);

java 复制代码

生成的结果：
eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJhdWQiOlsicGhvbmUiLCIxNDMyMzIzNDEzNCJdLCJleHAiOjE1OTU3Mzk0NDIsInVzZXJuYW1lIjoi5byg5LiJIn0.aHmE3RNqvAjFr_dvyn_sD2VJ46P7EGiS5OBMO_TI5jg

5.3.常见异常信息

java 复制代码

# 4.常见异常信息
SignatureVerificationException:    签名不一致异常
TokenExpiredException:          令牌过期异常
AlgorithmMismatchException:        算法不匹配异常
InvalidClaimException:      失效的payload异常

5.4封装工具类

java 复制代码

package com.huang.Utils;

import com.auth0.jwt.JWT;
import com.auth0.jwt.JWTCreator;
import com.auth0.jwt.JWTVerifier;
import com.auth0.jwt.algorithms.Algorithm;
import com.auth0.jwt.exceptions.JWTDecodeException;
import com.auth0.jwt.interfaces.DecodedJWT;

import java.util.Calendar;
import java.util.Map;

/**
 * @author 
 * @version 1.0
 * @Date ：Created in  2021-12-19 11:07
 * @Description : JWTUtils的工具类，主要用来获取token，验证token等功能
 * @Modified By：
 */

public class JWTUtils {
    //传入随机生成的随机盐token
   // private static String TOKEN = SaltUtils.getSalt(8);
    private static String TOKEN = "token!Q2W#E$RW";
    /**
     * 生成token
     * @param map  //传入payload
     * @return 返回token
     */
    public static String creatToken(Map<String,String> map){
        JWTCreator.Builder builder = JWT.create();
        map.forEach((k,v)->{
            builder.withClaim(k,v);
        });
        Calendar instance = Calendar.getInstance();
        instance.add(Calendar.SECOND,7);
        builder.withExpiresAt(instance.getTime());
        return builder.sign(Algorithm.HMAC256(TOKEN));
    }
    /**
     * 验证token
     * @param token
     * @return
     */
    public static void verify(String token){
        try {
            JWT.require(Algorithm.HMAC256(TOKEN)).build().verify(token);  // 如果验证通过，则不会把报错，否则会报错
        }catch (JWTDecodeException e){
            System.out.println("jwt的token错误");
            e.printStackTrace();
        }
    }

    /**
     * 获取token中payload
     * @param token
     * @return
     */
    public static DecodedJWT getToken(String token){
        return JWT.require(Algorithm.HMAC256(TOKEN)).build().verify(token);
    }
}

5.5.配置拦截器实现类

java 复制代码

package com.huang.Interceptor;

import com.auth0.jwt.exceptions.AlgorithmMismatchException;
import com.auth0.jwt.exceptions.SignatureVerificationException;
import com.auth0.jwt.exceptions.TokenExpiredException;
import com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper;
import com.huang.Utils.JWTUtils;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.web.servlet.HandlerInterceptor;

import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

/**
 * @author 
 * @version 1.0
 * @Date ：Created in  2021-12-19 11:54
 * @Description : jwt拦截器，拦截所有的请求进行令牌验证，验证通过才放行
 * @Modified By：
 */
//@Component
public class JWTInterceptor implements HandlerInterceptor {
    @Override
    public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {
        //获取请求头
        String token = request.getHeader("token");
        //解析请求头信息
        Map<String, Object> map = new HashMap<>();
        try {
            JWTUtils.verify(token);
            return true;
        } catch (TokenExpiredException e) {
            map.put("state", false);
            map.put("msg", "Token已经过期!!!");
        } catch (SignatureVerificationException e) {
            map.put("state", false);
            map.put("msg", "签名错误!!!");
        } catch (AlgorithmMismatchException e) {
            map.put("state", false);
            map.put("msg", "加密算法不匹配!!!");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            map.put("state", false);
            map.put("msg", "无效token~~");
        }
        String json = new ObjectMapper().writeValueAsString(map);
        response.setContentType("application/json;charset=UTF-8");
        response.getWriter().println(json);
        return false;
    }
}

5.6.设置WebMvcConfigurer来启动拦截器

java 复制代码

package com.huang.config;

import com.huang.Interceptor.JWTInterceptor;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.InterceptorRegistry;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.WebMvcConfigurer;

/**
 * @author 
 * @version 1.0
 * @Date ：Created in  2021-12-19 11:57
 * @Description :jwt 后台访问拦截 ,拦截器配置文件 config
 * @Modified By：
 */

@Configuration
public class JWTInterceptorConfig implements WebMvcConfigurer {
    @Bean
    public JWTInterceptor authenticationInterceptor() {
        return new JWTInterceptor();
    }
    @Override
    public void addInterceptors(InterceptorRegistry registry) {
        registry.addInterceptor(new JWTInterceptor()).excludePathPatterns("/**");
               // .excludePathPatterns("/test/**")//;   放行的拦截
               // .excludePathPatterns("/user/login2")
                //.addPathPatterns("/**"); // 设置拦截除了"/user/**的所有请求路径
    }
}

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目录

1 什么是JWT

2 JWT能做什么

3 为什么用JWT

3.1 基于传统的Session认证

3.2 基于JWT认证

4 JWT的结构是什么

5 使用JWT

5.1.引入依赖

5.2.生成token

5.3.常见异常信息

5.4封装工具类

5.5.配置拦截器实现类

5.6.设置WebMvcConfigurer来启动拦截器