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JSON Web Tokens的實(shí)現(xiàn)原理

 更新時(shí)間:2017年04月02日 18:26:31   作者:weiker12  
本文主要介紹了JSON Web Tokens的實(shí)現(xiàn)原理。具有很好的參考價(jià)值,下面跟著小編一起來(lái)看下吧

前言

最近在做一個(gè)Python項(xiàng)目的改造,將python項(xiàng)目重構(gòu)為Java項(xiàng)目,過(guò)程中遇到了這個(gè)知識(shí)點(diǎn),覺(jué)得這個(gè)蠻實(shí)用的,所以下班后回來(lái)趁熱打鐵寫(xiě)下這篇總結(jié),希望后面的人能夠有所借鑒,少走彎路。

一、優(yōu)勢(shì)簡(jiǎn)介

JSON Web Tokens簡(jiǎn)稱(chēng)jwt,是rest接口的一種安全策略。本身有很多的優(yōu)勢(shì):

解決跨域問(wèn)題:這種基于Token的訪問(wèn)策略可以克服cookies的跨域問(wèn)題。

服務(wù)端無(wú)狀態(tài)可以橫向擴(kuò)展,Token可完成認(rèn)證,無(wú)需存儲(chǔ)Session。

系統(tǒng)解耦,Token攜帶所有的用戶(hù)信息,無(wú)需綁定一個(gè)特定的認(rèn)證方案,只需要知道加密的方法和密鑰就可以進(jìn)行加密解密,有利于解耦。

防止跨站點(diǎn)腳本攻擊,沒(méi)有cookie技術(shù),無(wú)需考慮跨站請(qǐng)求的安全問(wèn)題。

二、原理簡(jiǎn)介

JSON Web Tokens的格式組成,jwt是一段被base64編碼過(guò)的字符序列,用點(diǎn)號(hào)分隔,一共由三部分組成,頭部header,消息體playload和簽名sign。

1.jwt的頭部Header是json格式:

{
  "typ":"JWT",
  "alg":"HS256",
  "exp":1491066992916
}

其中typ是type的簡(jiǎn)寫(xiě),代表該類(lèi)型是JWT類(lèi)型,加密方式聲明是HS256,exp代表當(dāng)前時(shí)間.

2.jwt的消息體Playload

{
  "userid":"123456",
  "iss":"companyName"
}

消息體的具體字段可根據(jù)業(yè)務(wù)需要自行定義和添加,只需在解密的時(shí)候注意拿字段的key值獲取value。

3.簽名sign的生成

最后是簽名,簽名的生成是把header和playload分別使用base64url編碼,接著用'.‘把兩個(gè)編碼后的字符串連接起來(lái),再把這拼接起來(lái)的字符串配合密鑰進(jìn)行HMAC SHA-256算法加密,最后再次base64編碼下,這就拿到了簽名sign. 最后把header和playload和sign用'.‘ 連接起來(lái)就生成了整個(gè)JWT。

三、校驗(yàn)簡(jiǎn)介

整個(gè)jwt的結(jié)構(gòu)是由header.playload.sign連接組成,只有sign是用密鑰加密的,而所有的信息都在header和playload中可以直接獲取,sign的作用只是校驗(yàn)header和playload的信息是否被篡改過(guò),所以jwt不能保護(hù)數(shù)據(jù),但以上的特性可以很好的應(yīng)用在權(quán)限認(rèn)證上。

1.加密

比如要加密驗(yàn)證的是userid字段,首先按前面的格式組裝json消息頭header和消息體playload,按header.playload組成字符串,再根據(jù)密鑰和HS256加密header.playload得到sign簽名,最后得到j(luò)wtToken為header.playload.sign,在http請(qǐng)求中的url帶上參數(shù)想后端服務(wù)請(qǐng)求認(rèn)證。

2. 解密

后端服務(wù)校驗(yàn)jwtToken是否有權(quán)訪問(wèn)接口服務(wù),進(jìn)行解密認(rèn)證,如校驗(yàn)訪問(wèn)者的userid,首先

用將字符串按.號(hào)切分三段字符串,分別得到header和playload和sign。然后將header.playload拼裝用密鑰和HAMC SHA-256算法進(jìn)行加密然后得到新的字符串和sign進(jìn)行比對(duì),如果一樣就代表數(shù)據(jù)沒(méi)有被篡改,然后從頭部取出exp對(duì)存活期進(jìn)行判斷,如果超過(guò)了存活期就返回空字符串,如果在存活期內(nèi)返回userid的值。

四、代碼示例

1.python代碼的加密解密

#!/usr/bin/env python
# coding: utf-8

from itsdangerous import BadTimeSignature, SignatureExpired
from itsdangerous import TimedJSONWebSignatureSerializer as Serializer

APP_SECRET_KEY="secret"
MAX_TOKEN_AGE=1800
token_generator = Serializer(APP_SECRET_KEY, expires_in=MAX_TOKEN_AGE)

def generate_auth_token(userid):
  access_token = token_generator.dumps({"userid":userid})
  return access_token
def verify_token(token):
  try:
    user_auth = token_generator.loads(token)
    print type(token_generator)
  except SignatureExpired as e:
    raise e
  except BadTimeSignature as e:
    raise e
  return user_auth

2. java代碼的加密解密

package api.test.util;

import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.security.InvalidKeyException;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;

import javax.crypto.Mac;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;

import org.apache.commons.codec.binary.Base64;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.stereotype.Component;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import net.sf.json.JSONObject;

/**
 * jwt加解密實(shí)現(xiàn)
 * 
 * @author zhengsc
 */
@Slf4j
public class TokenUtil {

  private String ISSUER = "companyName"; // 機(jī)構(gòu)

  private String APP_SECRET_KEY = "secret"; // 密鑰

  private long MAX_TOKEN_AGE = 1800; // 存活期

  /**
   * 生成userId的accessToken
   * 
   * @param userid
   * @return
   */
  public String generateAccessToken(String userid) {
    JSONObject claims = new JSONObject();
    claims.put("iss", ISSUER);
    claims.put("userid", userid);
    String accessToken = sign(claims, APP_SECRET_KEY);
    return accessToken;
  }

  /**
   * 解密程序返回userid
   * 
   * @param token
   * @return
   */
  public String verifyToken(String token) {
    String userid = "";
    try {
      String[] splitStr = token.split("\\.");
      String headerAndClaimsStr = splitStr[0] + "." +splitStr[1];
      String veryStr = signHmac256(headerAndClaimsStr, APP_SECRET_KEY);
      // 校驗(yàn)數(shù)據(jù)是否被篡改
      if (veryStr.equals(splitStr[2])) {
        String header = new String(Base64.decodeBase64(splitStr[0]),"UTF-8");
        JSONObject head = JSONObject.fromObject(header);
        long expire = head.getLong("exp") * 1000L;
        long currentTime = System.currentTimeMillis();
        if (currentTime <= expire){ // 驗(yàn)證accessToken的有效期
          String claims = new String(Base64.decodeBase64(splitStr[1]),"UTF-8");
          JSONObject claim = JSONObject.fromObject(claims);
          userid = (String) claim.get("userid");
        }
      }
    } catch (UnsupportedEncodingException e) {
      log.error(e.getMessage(), e);
    }

    return userid;
  }

  /**
   * 組裝加密結(jié)果jwt返回
   * 
   * @param claims
   * @param appSecretKey
   * @return
   */
  private String sign(JSONObject claims, String appSecretKey) {
    String headerAndClaimsStr = getHeaderAndClaimsStr(claims);
    String signed256 = signHmac256(headerAndClaimsStr, appSecretKey);
    return headerAndClaimsStr + "." + signed256;
  }

  /**
   * 拼接請(qǐng)求頭和聲明
   * 
   * @param claims
   * @return
   */
  private String getHeaderAndClaimsStr(JSONObject claims) {
    JSONObject header = new JSONObject();
    header.put("alg", "HS256");
    header.put("typ", "JWT");
    header.put("exp", System.currentTimeMillis() + MAX_TOKEN_AGE * 1000L);
    String headerStr = header.toString();
    String claimsStr = claims.toString();
    String headerAndClaimsStr = Base64.encodeBase64URLSafeString(headerStr.getBytes()) + "."
        + Base64.encodeBase64URLSafeString(claimsStr.getBytes());
    return headerAndClaimsStr;
  }

  /**
   * 將headerAndClaimsStr用SHA1加密獲取sign
   * 
   * @param headerAndClaimsStr
   * @param appSecretKey
   * @return
   */
  private String signHmac256(String headerAndClaimsStr, String appSecretKey) {
    SecretKey key = new SecretKeySpec(appSecretKey.getBytes(), "HmacSHA256");
    String result = null;
    try {
      Mac mac;
      mac = Mac.getInstance(key.getAlgorithm());
      mac.init(key);
      result = Base64.encodeBase64URLSafeString(mac.doFinal(headerAndClaimsStr.getBytes()));
    } catch (NoSuchAlgorithmException | InvalidKeyException e) {
      log.error(e.getMessage(), e);
    }
    return result;
  }

}

以上就是本文的全部?jī)?nèi)容,希望本文的內(nèi)容對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作能帶來(lái)一定的幫助,同時(shí)也希望多多支持腳本之家!

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