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SpringBoot JWT令牌的使用

更新時(shí)間：2024年03月03日 16:35:05 作者：Big-Peng

JWT令牌中包含了一個(gè)用戶名和哈希值,這些都需要進(jìn)行驗(yàn)證,本文主要介紹了SpringBoot JWT令牌的使用,具有一定的參考價(jià)值,感興趣的可以了解一下

介紹

JWT全稱：JSON Web Token （官網(wǎng)：https://jwt.io/）

定義了一種簡潔的、自包含的格式，用于在通信雙方以json數(shù)據(jù)格式安全的傳輸信息。由于數(shù)字簽名的存在，這些信息是可靠的。

簡潔：是指jwt就是一個(gè)簡單的字符串?？梢栽谡埱髤?shù)或者是請求頭當(dāng)中直接傳遞。
自包含：指的是jwt令牌，看似是一個(gè)隨機(jī)的字符串，但是我們是可以根據(jù)自身的需求在jwt令牌中存儲自定義的數(shù)據(jù)內(nèi)容。如：可以直接在jwt令牌中存儲用戶的相關(guān)信息。
簡單來講，jwt就是將原始的json數(shù)據(jù)格式進(jìn)行了安全的封裝，這樣就可以直接基于jwt在通信雙方安全的進(jìn)行信息傳輸了。

JWT的組成：（JWT令牌由三個(gè)部分組成，三個(gè)部分之間使用英文的點(diǎn)來分割）

第一部分：Header(頭），記錄令牌類型、簽名算法等。例如：{"alg":"HS256","type":"JWT"}
第二部分：Payload(有效載荷），攜帶一些自定義信息、默認(rèn)信息等。例如：{"id":"1","username":"Tom"}
第三部分：Signature(簽名），防止Token被篡改、確保安全性。將header、payload，并加入指定秘鑰，通過指定簽名算法計(jì)算而來。

簽名的目的就是為了防jwt令牌被篡改，而正是因?yàn)閖wt令牌最后一個(gè)部分?jǐn)?shù)字簽名的存在，所以整個(gè)jwt 令牌是非常安全可靠的。一旦jwt令牌當(dāng)中任何一個(gè)部分、任何一個(gè)字符被篡改了，整個(gè)令牌在校驗(yàn)的時(shí)候都會失敗，所以它是非常安全可靠的。

JWT是如何將原始的JSON格式數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)變?yōu)樽址哪兀?/p>

其實(shí)在生成JWT令牌時(shí)，會對JSON格式的數(shù)據(jù)進(jìn)行一次編碼：進(jìn)行base64編碼

Base64：是一種基于64個(gè)可打印的字符來表示二進(jìn)制數(shù)據(jù)的編碼方式。既然能編碼，那也就意味著也能解碼。所使用的64個(gè)字符分別是A到Z、a到z、 0- 9，一個(gè)加號，一個(gè)斜杠，加起來就是64個(gè)字符。任何數(shù)據(jù)經(jīng)過base64編碼之后，最終就會通過這64個(gè)字符來表示。當(dāng)然還有一個(gè)符號，那就是等號。等號它是一個(gè)補(bǔ)位的符號

需要注意的是Base64是編碼方式，而不是加密方式。

JWT令牌最典型的應(yīng)用場景就是登錄認(rèn)證：

在瀏覽器發(fā)起請求來執(zhí)行登錄操作，此時(shí)會訪問登錄的接口，如果登錄成功之后，我們需要生成一個(gè)jwt令牌，將生成的 jwt令牌返回給前端。
前端拿到j(luò)wt令牌之后，會將jwt令牌存儲起來。在后續(xù)的每一次請求中都會將jwt令牌攜帶到服務(wù)端。
服務(wù)端統(tǒng)一攔截請求之后，先來判斷一下這次請求有沒有把令牌帶過來，如果沒有帶過來，直接拒絕訪問，如果帶過來了，還要校驗(yàn)一下令牌是否是有效。如果有效，就直接放行進(jìn)行請求的處理。

在JWT登錄認(rèn)證的場景中我們發(fā)現(xiàn)，整個(gè)流程當(dāng)中涉及到兩步操作：

在登錄成功之后，要生成令牌。
每一次請求當(dāng)中，要接收令牌并對令牌進(jìn)行校驗(yàn)。

生成和校驗(yàn)

首先我們先來實(shí)現(xiàn)JWT令牌的生成。要想使用JWT令牌，需要先引入JWT的依賴：

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

在引入完JWT來賴后，就可以調(diào)用工具包中提供的API來完成JWT令牌的生成和校驗(yàn)

工具類：Jwts

生成JWT代碼實(shí)現(xiàn)：

@Test
public void genJwt(){
    Map<String,Object> claims = new HashMap<>();
    claims.put("id",1);
    claims.put("username","Tom");
    
    String jwt = Jwts.builder()
        .setClaims(claims) //自定義內(nèi)容(載荷)          
        .signWith(SignatureAlgorithm.HS256, "itheima") //簽名算法        
        .setExpiration(new Date(System.currentTimeMillis() + 24*3600*1000)) //有效期   
        .compact();
    
    System.out.println(jwt);
}

運(yùn)行測試方法：

eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJpZCI6MSwiZXhwIjoxNjcyNzI5NzMwfQ.fHi0Ub8npbyt71UqLXDdLyipptLgxBUg_mSuGJtXtBk

輸出的結(jié)果就是生成的JWT令牌,，通過英文的點(diǎn)分割對三個(gè)部分進(jìn)行分割，我們可以將生成的令牌復(fù)制一下，然后打開JWT的官網(wǎng)，將生成的令牌直接放在Encoded位置，此時(shí)就會自動(dòng)的將令牌解析出來。

第一部分解析出來，看到JSON格式的原始數(shù)據(jù)，所使用的簽名算法為HS256。

第二個(gè)部分是我們自定義的數(shù)據(jù)，之前我們自定義的數(shù)據(jù)就是id，還有一個(gè)exp代表的是我們所設(shè)置的過期時(shí)間。

由于前兩個(gè)部分是base64編碼，所以是可以直接解碼出來。但最后一個(gè)部分并不是base64編碼，是經(jīng)過簽名算法計(jì)算出來的，所以最后一個(gè)部分是不會解析的。

實(shí)現(xiàn)了JWT令牌的生成，下面我們接著使用Java代碼來校驗(yàn)JWT令牌(解析生成的令牌)：

@Test
public void parseJwt(){
    Claims claims = Jwts.parser()
        .setSigningKey("itheima")//指定簽名密鑰（必須保證和生成令牌時(shí)使用相同的簽名密鑰）  
	    .parseClaimsJws("eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJpZCI6MSwiZXhwIjoxNjcyNzI5NzMwfQ.fHi0Ub8npbyt71UqLXDdLyipptLgxBUg_mSuGJtXtBk")
        .getBody();

    System.out.println(claims);
}

運(yùn)行測試方法：

{id=1, exp=1672729730}

令牌解析后，我們可以看到id和過期時(shí)間，如果在解析的過程當(dāng)中沒有報(bào)錯(cuò)，就說明解析成功了。

下面我們做一個(gè)測試：把令牌header中的數(shù)字9變?yōu)?，運(yùn)行測試方法后發(fā)現(xiàn)報(bào)錯(cuò)：

原h(huán)eader： eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9

修改為： eyJhbGciOiJIUzI1NiJ8

結(jié)論：篡改令牌中的任何一個(gè)字符，在對令牌進(jìn)行解析時(shí)都會報(bào)錯(cuò)，所以JWT令牌是非常安全可靠的。

我們繼續(xù)測試：修改生成令牌的時(shí)指定的過期時(shí)間，修改為1分鐘

@Test
public void genJwt(){
    Map<String,Object> claims = new HashMap<>();
    claims.put(“id”,1);
    claims.put(“username”,“Tom”);
    String jwt = Jwts.builder()
        .setClaims(claims) //自定義內(nèi)容(載荷)          
        .signWith(SignatureAlgorithm.HS256, “itheima”) //簽名算法        
        .setExpiration(new Date(System.currentTimeMillis() + 60*1000)) //有效期60秒   
        .compact();
    
    System.out.println(jwt);
    //輸出結(jié)果：eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJpZCI6MSwiZXhwIjoxNjczMDA5NzU0fQ.RcVIR65AkGiax-ID6FjW60eLFH3tPTKdoK7UtE4A1ro
}

@Test
public void parseJwt(){
    Claims claims = Jwts.parser()
        .setSigningKey("itheima")//指定簽名密鑰
.parseClaimsJws("eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJpZCI6MSwiZXhwIjoxNjczMDA5NzU0fQ.RcVIR65AkGiax-ID6FjW60eLFH3tPTKdoK7UtE4A1ro")
        .getBody();

    System.out.println(claims);
}

等待1分鐘之后運(yùn)行測試方法發(fā)現(xiàn)也報(bào)錯(cuò)了，說明：JWT令牌過期后，令牌就失效了，解析的為非法令牌。

通過以上測試，我們在使用JWT令牌時(shí)需要注意：

JWT校驗(yàn)時(shí)使用的簽名秘鑰，必須和生成JWT令牌時(shí)使用的秘鑰是配套的。
如果JWT令牌解析校驗(yàn)時(shí)報(bào)錯(cuò)，則說明 JWT令牌被篡改或失效了，令牌非法。

登錄下發(fā)令牌

JWT令牌的生成和校驗(yàn)的基本操作我們已經(jīng)學(xué)習(xí)完了，接下來我們就需要在案例當(dāng)中通過JWT令牌技術(shù)來跟蹤會話。具體的思路我們前面已經(jīng)分析過了，主要就是兩步操作：

生成令牌
- 在登錄成功之后來生成一個(gè)JWT令牌，并且把這個(gè)令牌直接返回給前端
校驗(yàn)令牌
- 攔截前端請求，從請求中獲取到令牌，對令牌進(jìn)行解析校驗(yàn)

那我們首先來完成：登錄成功之后生成JWT令牌，并且把令牌返回給前端。

實(shí)現(xiàn)步驟：

引入JWT工具類
- 在項(xiàng)目工程下創(chuàng)建com.itheima.utils包，并把提供JWT工具類復(fù)制到該包下
登錄完成后，調(diào)用工具類生成JWT令牌并返回

JWT工具類

public class JwtUtils {

    private static String signKey = "itheima";//簽名密鑰
    private static Long expire = 43200000L; //有效時(shí)間

    /**
     * 生成JWT令牌
     * @param claims JWT第二部分負(fù)載 payload 中存儲的內(nèi)容
     * @return
     */
    public static String generateJwt(Map<String, Object> claims){
        String jwt = Jwts.builder()
                .addClaims(claims)//自定義信息（有效載荷）
                .signWith(SignatureAlgorithm.HS256, signKey)//簽名算法（頭部）
                .setExpiration(new Date(System.currentTimeMillis() + expire))//過期時(shí)間
                .compact();
        return jwt;
    }

    /**
     * 解析JWT令牌
     * @param jwt JWT令牌
     * @return JWT第二部分負(fù)載 payload 中存儲的內(nèi)容
     */
    public static Claims parseJWT(String jwt){
        Claims claims = Jwts.parser()
                .setSigningKey(signKey)//指定簽名密鑰
                .parseClaimsJws(jwt)//指定令牌Token
                .getBody();
        return claims;
    }
}

登錄成功，生成JWT令牌并返回 :

@RestController
@Slf4j
public class LoginController {
    //依賴業(yè)務(wù)層對象
    @Autowired
    private EmpService empService;

    @PostMapping("/login")
    public Result login(@RequestBody Emp emp) {
        //調(diào)用業(yè)務(wù)層：登錄功能
        Emp loginEmp = empService.login(emp);

        //判斷：登錄用戶是否存在
        if(loginEmp !=null ){
            //自定義信息
            Map<String , Object> claims = new HashMap<>();
            claims.put("id", loginEmp.getId());
            claims.put("username",loginEmp.getUsername());
            claims.put("name",loginEmp.getName());

            //使用JWT工具類，生成身份令牌
            String token = JwtUtils.generateJwt(claims);
            return Result.success(token);
        }
        return Result.error("用戶名或密碼錯(cuò)誤");
    }
}

重啟服務(wù)，打開postman測試登錄接口：