JSON Web Tokens的实现原理
前言 最近在做一个Python项目的改造,将python项目重构为Java项目,过程中遇到了这个知识点,觉得这个蛮实用的,所以下班后回来趁热打铁写下这篇总结,希望后面的人能够有所借鉴,少走弯路。 一、优势简介 JSON Web Tokens简称jwt,是rest接口的一种安全策略。本身有很多的优势: 解决跨域问题:这种基于Token的访问策略可以克服cookies的跨域问题。 服务端无状态可以横向扩展,Token可完成认证,无需存储Session。 系统解耦,Token携带所有的用户信息,无需绑定一个特定的认证方案,只需要知道加密的方法和密钥就可以进行加密解密,有利于解耦。 防止跨站点脚本攻击,没有cookie技术,无需考虑跨站请求的安全问题。 二、原理简介 JSON Web Tokens的格式组成,jwt是一段被base64编码过的字符序列,用点号分隔,一共由三部分组成,头部header,消息体playload和签名sign。 1.jwt的头部Header是json格式: { "typ":"JWT","alg":"HS256","exp":1491066992916 } 其中typ是type的简写,代表该类型是JWT类型,加密方式声明是HS256,exp代表当前时间. 2.jwt的消息体Playload { "userid":"123456","iss":"companyName" } 消息体的具体字段可根据业务需要自行定义和添加,只需在解密的时候注意拿字段的key值获取value。 3.签名sign的生成 最后是签名,签名的生成是把header和playload分别使用base64url编码,接着用'.‘把两个编码后的字符串连接起来,再把这拼接起来的字符串配合密钥进行HMAC SHA-256算法加密,最后再次base64编码下,这就拿到了签名sign. 最后把header和playload和sign用'.‘ 连接起来就生成了整个JWT。 三、校验简介 整个jwt的结构是由header.playload.sign连接组成,只有sign是用密钥加密的,而所有的信息都在header和playload中可以直接获取,sign的作用只是校验header和playload的信息是否被篡改过,所以jwt不能保护数据,但以上的特性可以很好的应用在权限认证上。 1.加密 比如要加密验证的是userid字段,首先按前面的格式组装json消息头header和消息体playload,按header.playload组成字符串,再根据密钥和HS256加密header.playload得到sign签名,最后得到jwtToken为header.playload.sign,在http请求中的url带上参数想后端服务请求认证。 2. 解密 后端服务校验jwtToken是否有权访问接口服务,进行解密认证,如校验访问者的userid,首先 用将字符串按.号切分三段字符串,分别得到header和playload和sign。然后将header.playload拼装用密钥和HAMC SHA-256算法进行加密然后得到新的字符串和sign进行比对,如果一样就代表数据没有被篡改,然后从头部取出exp对存活期进行判断,如果超过了存活期就返回空字符串,如果在存活期内返回userid的值。 四、代码示例 1.python代码的加密解密 #!/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代码的加密解密 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加解密实现 * * @author zhengsc */ @Slf4j public class TokenUtil { private String ISSUER = "companyName"; // 机构 private String APP_SECRET_KEY = "secret"; // 密钥 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); // 校验数据是否被篡改 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){ // 验证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; } /** * 组装加密结果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; } /** * 拼接请求头和声明 * * @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; } /** * 将headerAndClaimsStr用SHA1加密获取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内容,希望本文的内容对大家的学习或者工作能带来一定的帮助,同时也希望多多支持编程小技巧! (编辑:李大同) 【声明】本站内容均来自网络,其相关言论仅代表作者个人观点,不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利,请及时与联系站长删除相关内容! |