JWT理论知识介绍以及它的工作原理

1. JWT是什么

JSON Web Token (JWT),它是目前最流行的跨域身份验证解决方案

2. 为什么使用JWT

JWT的精髓在于:“去中心化”,数据是保存在客户端的。

3. JWT的工作原理

  • 是在服务器身份验证之后,将生成一个JSON对象并将其发送回用户,示例如下:
 {"UserName": "Chongchong","Role": "Admin","Expire": "2018-08-08 20:15:56"}
  • 之后,当用户与服务器通信时,客户在请求中发回JSON对象

  • 为了防止用户篡改数据,服务器将在生成对象时添加签名,并对发回的数据进行验证

4. JWT组成

一个JWT实际上就是一个字符串,它由三部分组成:头部(Header)、载荷(Payload)与签名(signature)
JWT结构原理图:
在这里插入图片描述

JWT实际结构:

eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.
eyJzdWIiOiJ7fSIsImlzcyI6InpraW5nIiwiZXhwIjoxNTYyODUwMjM3LCJpYXQiOjE1NjI4NDg0MzcsImp0aSI6ImM5OWEyMzRmMDc4NzQyZWE4YjlmYThlYmYzY2VhNjBlIiwidXNlcm5hbWUiOiJ6c3MifQ.
WUfqhFTeGzUZCpCfz5eeEpBXBZ8-lYg1htp-t7wD3I4

它是一个很长的字符串,中间用点(.)分隔成三个部分。注意,JWT 内部是没有换行的,这里只是为了便于展示,将它写成了几行。
写成一行,就是下面的样子:Header.Payload.Signature

4.1 Header

  {"typ":"JWT","alg":"HS256"}
  这个json中的typ属性,用来标识整个token字符串是一个JWT字符串;它的alg属性,用来说明这个JWT签发的时候所使用的签名和摘要算法
  typ跟alg属性的全称其实是type跟algorithm,分别是类型跟算法的意思。之所以都用三个字母来表示,也是基于JWT最终字串大小的考虑,
  同时也是跟JWT这个名称保持一致,这样就都是三个字符了…typ跟alg是JWT中标准中规定的属性名称

4.2 Payload(负荷)

  {"sub":"123","name":"Tom","admin":true}
  payload用来承载要传递的数据,它的json结构实际上是对JWT要传递的数据的一组声明,这些声明被JWT标准称为claims,
  它的一个“属性值对”其实就是一个claim(要求),
  每一个claim的都代表特定的含义和作用。

注1:英文“claim”就是要求的意思
注2:如上面结构中的sub代表这个token的所有人,存储的是所有人的ID;name表示这个所有人的名字;admin表示所有人是否管理员的角色。
当后面对JWT进行验证的时候,这些claim都能发挥特定的作用

注3:根据JWT的标准,这些claims可以分为以下三种类型:

  • A. Reserved claims(保留)

它的含义就像是编程语言的保留字一样,属于JWT标准里面规定的一些claim。JWT标准里面定义好的claim有:

iss(Issuser):代表这个JWT的签发主体;
sub(Subject):代表这个JWT的主体,即它的所有人;
aud(Audience):代表这个JWT的接收对象;
exp(Expiration time):是一个时间戳,代表这个JWT的过期时间;
nbf(Not Before):是一个时间戳,代表这个JWT生效的开始时间,意味着在这个时间之前验证JWT是会失败的;
iat(Issued at):是一个时间戳,代表这个JWT的签发时间;
jti(JWT ID):是JWT的唯一标识。

  • B. Public claims,略(不重要)
  • C. Private claims(私有)

1.这个指的就是自定义的claim,比如前面那个示例中的admin和name都属于自定的claim。这些claim跟JWT标准规定的claim区别在于:JWT规定的claim,
WT的接收方在拿到JWT之后,都知道怎么对这些标准的claim进行验证;而private claims不会验证,除非明确告诉接收方要对这些claim进行验证以及规则才行

2.按照JWT标准的说明:保留的claims都是可选的,在生成payload不强制用上面的那些claim,你可以完全按照自己的想法来定义payload的结构,不过这样搞根本没必要:

第一是,如果把JWT用于认证, 那么JWT标准内规定的几个claim就足够用了,甚至只需要其中一两个就可以了,假如想往JWT里多存一些用户业务信息,
比如角色和用户名等,这倒是用自定义的claim来添加;第二是,JWT标准里面针对它自己规定的claim都提供了有详细的验证规则描述,

每个实现库都会参照这个描述来提供JWT的验证实现,所以如果是自定义的claim名称,那么你用到的实现库就不会主动去验证这些claim

4.3 signature

签名是把header和payload对应的json结构进行base64url编码之后得到的两个串用英文句点号拼接起来,然后根据header里面alg指定的签名算法生成出来的。
算法不同,签名结果不同。以alg: HS256为例来说明前面的签名如何来得到。
按照前面alg可用值的说明,HS256其实包含的是两种算法:HMAC算法和SHA256算法,前者用于生成摘要,后者用于对摘要进行数字签名。这两个算法也可以用HMACSHA256来统称

5. JWT的验证过程

它验证的方法其实很简单,只要把header做base64url解码,就能知道JWT用的什么算法做的签名,然后用这个算法,再次用同样的逻辑对header和payload做一次签名,
并比较这个签名是否与JWT本身包含的第三个部分的串是否完全相同,只要不同,就可以认为这个JWT是一个被篡改过的串,自然就属于验证失败了。
接收方生成签名的时候必须使用跟JWT发送方相同的密钥

注1:在验证一个JWT的时候,签名认证是每个实现库都会自动做的,但是payload的认证是由使用者来决定的。因为JWT里面可能会包含一个自定义claim,所以它不会自动去验证这些claim,以jjwt-0.7.0.jar为例:

  • A 如果签名认证失败会抛出如下的异常:
 io.jsonwebtoken.SignatureException: JWT signature does not match locally computed signature. JWT validity cannot be asserted and should not be trusted.

即签名错误,JWT的签名与本地计算机的签名不匹配

  • B JWT过期异常
io.jsonwebtoken.ExpiredJwtException: JWT expired at 2017-06-13T11:55:56Z. Current time: 2017-06-13T11:55:57Z, a difference of 1608 milliseconds.  Allowed

注2:认证失败,返回401 Unauthorized响应

注3:认证服务作为一个Middleware HOOK 对请求进行拦截,首先在cookie中查找Token信息,如果没有找到,则在HTTP Authorization Head中查找

6. JWT令牌刷新思路

6.1 登陆成功后,将生成的JWT令牌通过响应头返回给客户端

6.2 WEB APP项目每次请求后台数据时(将JWT令牌从请求头中带过来),

验证通过,刷新JWT,并保存在响应头返回给客户端,有效时间30分钟
JwtFilter

注1:修改CorsFilter添加允许的新的请求头“jwt”
注2:原来在默认的请求上, 浏览器只能访问以下默认的 响应头

  • Cache-Control
  • Content-Language
  • Content-Type
  • Expires
  • Last-Modified
  • Pragma

如果想让浏览器能访问到其他的 响应头的话 需要在服务器上设置
Access-Control-Expose-Headers
Access-Control-Expose-Headers : ‘jwt’

 // CorsFilter 允许客户端,发一个新的请求头jwt
resp.setHeader("Access-Control-Allow-Headers", "Origin,X-Requested-With, Content-Type, Accept, jwt");

注3:axios从响应头获得jwt令牌并保存到vuex
这里有个问题如何获得项目中Vue的根实例,解决方案:修改main.js
window.vm = new Vue({…});
其它vuex的操作就照旧

注4:写在最后的话退出系统请清空vuex中的内容哦

注5:写在最后最后的话刷新页面会导致vuex中的state清空

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转载自blog.csdn.net/qq_47906421/article/details/108285681
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