JWT實現SSO

1.JWT

JWT是json web token縮寫。它將用戶信息加密到token里，服務器不保存任何用戶信息。服務器通過使用保存的密鑰驗證token的正確性，只要正確即通過驗證。JWT是一種緊湊且自包含的，用於在多方傳遞JSON對象的技術。傳遞的數據可以使用數字簽名增加其安全行。可以使用HMAC加密算法或RSA公鑰/私鑰加密方式），且數據小代表傳輸速度快。JWT一般用於處理用戶身份驗證或數據信息交換。

 

2.傳統的利用cookie作為媒介存在的一些問題

1）cookie不安全很容易被截取和偽造

2）cookie自身存在跨域問題，之所以能夠跨域是因為domain，以及Access-Control-Allow-Origin，根本原因是子域可以通過父域的攔截

3）保存在cookie中的session  id 自身保存服務器內存中，自身存在跨服務器問題，所以需要保存在mysql中或者redies中，頻繁的數據庫操作給效率帶來一定的影響

4）上述問題可以解決，但是作用的是拓展性問題，往往需要做很大的更改。

5）容易受到CSRF(跨站請求偽造)的攻擊

 

3.JWT機制

優點：所有的數據不在由服務器保存，而是通過相應的私鑰加密以后保存在頭文件中，而服務器只保存秘鑰即可，這樣增加了相應的拓展性，無狀態、可擴展，還可以防止CSRF(跨站請求偽造)

缺點：當相應的json文件發送以后，我們便不再可以控制

 

4.HTTP與HTTPS

HTTP 是一種沒有狀態的協議，也就是它並不知道是誰是訪問應用

HTTPS是在建立連接的時候會接受服務器傳過來的證書，基於SSL或者TLS，TLS是基於TLS的基礎上發展來的，通過相應的證書完成相應的認證來識別對象

 

5.Token認證的過程

客戶端使用用戶名、密碼請求登錄，服務端收到請求，去驗證用戶名、密碼，驗證成功后，服務端會簽發一個 Token，再把這個 Token 發送給客戶端，客戶端收到 Token 以后可以把它存儲起來，比如放在 Cookie 里或者 Local Storage 里（cookie保存方式，可以實現跨域傳遞數據。localStorage是域私有的本地存儲，無法實現跨域。webstorage可保存的數據容量為5M。且只能存儲字符串數據），客戶端每次向服務端請求資源的時候需要帶着服務端簽發的 Token，服務端收到請求，然后去驗證客戶端請求里面帶着的 Token，如果驗證成功，就向客戶端返回請求的數據

備注：

webstorage分為localStorage和sessionStorage。

localStorage的生命周期是永久的，關閉頁面或瀏覽器之后localStorage中的數據也不會消失。localStorage除非主動刪除數據，否則數據永遠不會消失。

sessionStorage是會話相關的本地存儲單元，生命周期是在僅在當前會話下有效。sessionStorage引入了一個“瀏覽器窗口”的概念，sessionStorage是在同源的窗口中始終存在的數據。只要這個瀏覽器窗口沒有關閉，即使刷新頁面或者進入同源另一個頁面，數據依然存在。但是sessionStorage在關閉了瀏覽器窗口后就會被銷毀。同時獨立的打開同一個窗口同一個頁面，sessionStorage也是不一樣的。

 

6.JWT的數據結構是 ： A.B.C

A - header 頭信息

B - payload （有效荷載？）

C - Signature 簽名

header

數據結構： {“alg”: “加密算法名稱”, “typ” : “JWT”}

alg是加密算法定義內容，如：HMAC SHA256 或 RSA

typ是token類型，這里固定為JWT。

payload

在payload數據塊中一般用於記錄實體（通常為用戶信息）或其他數據的。主要分為三個部分，分別是：已注冊信息（registered claims），公開數據（public claims），私有數據（private claims）。

payload中常用信息有：iss（發行者），exp（到期時間），sub（主題），aud（受眾）等。前面列舉的都是已注冊信息。公開數據部分一般都會在JWT注冊表中增加定義。避免和已注冊信息沖突。

公開數據和私有數據可以由程序員任意定義。

注意：即使JWT有簽名加密機制，但是payload內容都是明文記錄，除非記錄的是加密數據，否則不排除泄露隱私數據的可能。不推薦在payload中記錄任何敏感數據。

Signature

簽名信息。這是一個由開發者提供的信息。是服務器驗證的傳遞的數據是否有效安全的標准。在生成JWT最終數據的之前。先使用header中定義的加密算法，將header和payload進行加密，並使用點進行連接。如：加密后的head.加密后的payload。再使用相同的加密算法，對加密后的數據和簽名信息進行加密。得到最終結果。

 

7.實例

依賴

<dependency>
    <groupId>com.auth0</groupId>
    <artifactId>java-jwt</artifactId>
    <version>3.4.1</version>
</dependency>

<dependency>
    <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
    <artifactId>jjwt</artifactId>
    <version>0.9.1</version>
</dependency>

<dependency>
    <groupId>net.iharder</groupId>
    <artifactId>base64</artifactId>
    <version>2.3.9</version>
</dependency>

 獲取秘鑰

// 服務器的key。用於做加解密的key數據。
private static final String JWT_SECERT = "test_jwt_secert" ;
public static SecretKey generalKey() {
		try {
                        // 不管哪種方式最終得到一個byte[]類型的key就行
			byte[] encodedKey = Base64.decode(JWT_SECERT); 
			byte[] encodedKey = JWT_SECERT.getBytes("UTF-8");
		    SecretKey key = new SecretKeySpec(encodedKey, 0, encodedKey.length, "AES");
		    return key;
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
			 return null;
		}
}

 加密

/**
	 * 簽發JWT，創建token的方法。
	 * @param id  jwt的唯一身份標識，主要用來作為一次性token,從而回避重放攻擊。
	 * @param iss jwt簽發者
	 * @param subject jwt所面向的用戶。payload中記錄的public claims。
	 * @param ttlMillis 有效期,單位毫秒
	 * @return token， token是一次性的。是為一個用戶的有效登錄周期准備的一個token。用戶退出或超時，token失效。
	 * @throws Exception
	 */
	public static String createJWT(String id,String iss, String subject, long ttlMillis) {
		// 加密算法
		SignatureAlgorithm signatureAlgorithm = SignatureAlgorithm.HS256;
		// 當前時間。
		long nowMillis = System.currentTimeMillis();
		// 當前時間的日期對象。
		Date now = new Date(nowMillis);
		SecretKey secretKey = generalKey();
		// 創建JWT的構建器。 就是使用指定的信息和加密算法，生成Token的工具。
		JwtBuilder builder = Jwts.builder()
				.setId(id)  // 設置身份標志。就是一個客戶端的唯一標記。 如：可以使用用戶的主鍵，客戶端的IP，服務器生成的隨機數據。
				.setIssuer(iss)
				.setSubject(subject)
				.setIssuedAt(now) // token生成的時間。
				.signWith(signatureAlgorithm, secretKey); // 設定密匙和算法
		if (ttlMillis >= 0) { 
			long expMillis = nowMillis + ttlMillis;
			Date expDate = new Date(expMillis); // token的失效時間。
			builder.setExpiration(expDate);
		}
		return builder.compact(); // 生成token
	}

public class JWTResult {

	/**
	 * 錯誤編碼。在JWTUtils中定義的常量。
	 * 200為正確
	 */
	private int errCode;

	/**
	 * 是否成功，代表結果的狀態。
	 */
	private boolean success;

	/**
	 * 驗證過程中payload中的數據。
	 */
	private Claims claims;

	public int getErrCode() {
		return errCode;
	}

	public void setErrCode(int errCode) {
		this.errCode = errCode;
	}

	public boolean isSuccess() {
		return success;
	}

	public void setSuccess(boolean success) {
		this.success = success;
	}

	public Claims getClaims() {
		return claims;
	}

	public void setClaims(Claims claims) {
		this.claims = claims;
	}
	
}

public class JWTSubject {

	private String username;

	public JWTSubject() {
		super();
	}

	public JWTSubject(String username) {
		super();
		this.username = username;
	}

	public String getUsername() {
		return username;
	}

	public void setUsername(String username) {
		this.username = username;
	}
	
}

解析與驗證

/**
	 * 驗證JWT
	 * @param jwtStr
	 * @return
	 */
	public static JWTResult validateJWT(String jwtStr) {
		JWTResult checkResult = new JWTResult();
		Claims claims = null;
		try {
			claims = parseJWT(jwtStr);
			checkResult.setSuccess(true);
			checkResult.setClaims(claims);
		} catch (ExpiredJwtException e) { // token超時
			checkResult.setErrCode(JWT_ERRCODE_EXPIRE);
			checkResult.setSuccess(false);
		} catch (SignatureException e) { // 校驗失敗
			checkResult.setErrCode(JWT_ERRCODE_FAIL);
			checkResult.setSuccess(false);
		} catch (Exception e) {
			checkResult.setErrCode(JWT_ERRCODE_FAIL);
			checkResult.setSuccess(false);
		}
		return checkResult;
	}
	
	/**
	 * 
	 * 解析JWT字符串
	 * @param jwt 就是服務器為客戶端生成的簽名數據，就是token。
	 * @return
	 * @throws Exception
	 */
	public static Claims parseJWT(String jwt) throws Exception {
		SecretKey secretKey = generalKey();
		return Jwts.parser()
			.setSigningKey(secretKey)
			.parseClaimsJws(jwt)
			.getBody(); // getBody獲取的就是token中記錄的payload數據。就是payload中保存的所有的claims。
	}

test

登錄驗證的類

public class JWTUsers {

	private static final Map<String, String> USERS = new HashMap<>(16);
	
	static{
		for(int i = 0; i < 10; i++){
			USERS.put("admin"+i, "password"+1);
		}
	}
	
	// 是否可登錄
	public static boolean isLogin(String username, String password){
		if(null == username || username.trim().length() == 0){
			return false;
		}
		String obj = USERS.get(username);
		if(null == obj || !obj.equals(password)){
			return false;
		}
		
		return true;
	}
	
}

 返回的對象（后續經過json處理的對象）

public class JWTResponseData {

	private Integer code;// 返回碼，類似HTTP響應碼。如：200成功，500服務器錯誤，404資源不存在等。
	
	private Object data;// 業務數據
	
	private String msg;// 返回描述
	
	private String token;// 身份標識， JWT生成的令牌。

	public Integer getCode() {
		return code;
	}

	public void setCode(Integer code) {
		this.code = code;
	}

	public Object getData() {
		return data;
	}

	public void setData(Object data) {
		this.data = data;
	}

	public String getMsg() {
		return msg;
	}

	public void setMsg(String msg) {
		this.msg = msg;
	}

	public String getToken() {
		return token;
	}

	public void setToken(String token) {
		this.token = token;
	}
	
}

//產看是否存在token
@RequestMapping("/testAll")
	@ResponseBody
	public Object testAll(HttpServletRequest request){
		
		String token = request.getHeader("Authorization");
		JWTResult result = JWTUtils.validateJWT(token);
		
		JWTResponseData responseData = new JWTResponseData();
		
		if(result.isSuccess()){
			responseData.setCode(200);
			responseData.setData(result.getClaims().getSubject());
			// 重新生成token，就是為了重置token的有效期。
			String newToken = JWTUtils.createJWT(result.getClaims().getId(), 
					result.getClaims().getIssuer(), result.getClaims().getSubject(), 
					1*60*1000);
			responseData.setToken(newToken);
			return responseData;
		}else{
			responseData.setCode(500);
			responseData.setMsg("用戶未登錄");
			return responseData;
		}
		
	}
	//登錄頁面產生token
	@RequestMapping("/login")
	@ResponseBody
	public Object login(String username, String password){
		JWTResponseData responseData = null;
		// 認證用戶信息。本案例中訪問靜態數據。　
		if(JWTUsers.isLogin(username, password)){
			JWTSubject subject = new JWTSubject(username);
			String jwtToken = JWTUtils.createJWT(UUID.randomUUID().toString(), "test_jwt_secert", 
					JWTUtils.generalSubject(subject), 1*60*1000);
			responseData = new JWTResponseData();
			responseData.setCode(200);
			responseData.setData(null);
			responseData.setMsg("登錄成功");
			responseData.setToken(jwtToken);
		}else{
			responseData = new JWTResponseData();
			responseData.setCode(500);
			responseData.setData(null);
			responseData.setMsg("登錄失敗");
			responseData.setToken(null);
		}
		
		return responseData;
	}