JWT的讲解以及JJWT的使用（另附JWT工具类）

巫培

2023-12-01

0. 前言

关于JWT的文章网上已经多如牛毛了，但是相信很多同学学的还是云里雾里，所以在我学习JWT之后尽量用最简洁的描述写下这篇文章用于日后复习，与此同时也希望可以帮助同学们共同进步，如果文章对你有帮助，请三连支持，感激不尽！

1. 什么是JWT

JSON Web Token（JWT）是一个轻量级的认证规范，这个规范允许我们使用JWT在用户和服务器之间传递安全可靠的信息。其本质是一个token，是一种紧凑的URL安全方法，用于在网络通信的双方之间传递。

2. JWT的构成

一个JWT实际上就是一个字符串，它由三部分组成：头部、载荷与签名

2.1 头部（Header）

头部用于描述关于该JWT的最基本的信息，例如其类型以及签名所用的算法等

头部可以被表示成一个JSON对象

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

在头部指明了签名算法是HS256算法。我们进行BASE64编码，编码后的字符串如下：

eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9

Base64是一种基于64个可打印字符来表示二进制数据的表示方法。由于2的6次方等于64，所以每6个比特为一个单元，对应某个可打印字符。三个字节有24个比特，对应于4个Base64单元，即3个字节需要用4个可打印字符来表示。JDK 中提供了非常方便的 BASE64Encoder 和 BASE64Decoder，用它们可以非常方便的完成基于 BASE64 的编码和解码

2.2 载荷（playload）

载荷是存放有效信息的地方，这些有效信息包含三个部分：

2.2.1 标准中注册的声明（建议但不强制使用）

iss: jwt签发者
sub: jwt所面向的用户
aud: 接收jwt的一方
exp: jwt的过期时间，这个过期时间必须要大于签发时间
nbf: 定义在什么时间之前，该jwt都是不可用的.
iat: jwt的签发时间
jti: jwt的唯一身份标识，主要用来作为一次性token,从而回避重放攻击。

2.2.2 公共的声明

公共的声明可以添加任何的信息，一般添加用户的相关信息或其他业务需要的必要信息。但不建议添加敏感信息，因为该部分在客户端可解密

2.2.3 私有的声明

私有声明是提供者和消费者所共同定义的声明，一般不建议存放敏感信息，因为base64是对称解密的，意味着该部分信息可以归类为明文信息

比如下面举例中的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，JWT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进行验证以及验证的规则

定义一个payload：

{"sub":"1234567890","name":"John Doe","admin":true}

然后将其进行base64加密，得到Jwt的第二部分：

eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiYWRtaW4iOnRydWV9

2.3 签证（signature）

JWT的第三部分是一个签证信息，这个签证信息由三部分组成：

header (base64后的)
payload (base64后的)
secret

这个部分需要base64加密后的header和base64加密后的payload使用.连接组成的字符串，然后通过header中声明的加密方式进行加盐secret组合加密，然后就构成了jwt的第三部分：

TJVA95OrM7E2cBab30RMHrHDcEfxjoYZgeFONFh7HgQ

将这三部分用.连接成一个完整的字符串,构成了最终的jwt：

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiYWRtaW4iOnRydWV9.TJVA95OrM7E2cBab30RMHrHDcEfxjoYZgeFONFh7HgQ

注意：secret是保存在服务器端的，jwt的签发生成也是在服务器端的，secret就是用来进行jwt的签发和jwt的验证，所以secret就是你服务端的私钥，在任何场景都不应该流露出去。一旦客户端得知这个secret, 那就意味着客户端是可以自我签发jwt了

3. JJWT的介绍

JJWT是一个提供端到端的JWT创建和验证的Java库

官方文档：https://github.com/jwtk/jjwt

4. JJWT的使用

<!--鉴权-->
<dependency>
    <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
    <artifactId>jjwt</artifactId>
    <version>0.9.0</version>
</dependency>

import com.sun.scenario.effect.impl.sw.sse.SSEBlend_SRC_OUTPeer;
import io.jsonwebtoken.Claims;
import io.jsonwebtoken.JwtBuilder;
import io.jsonwebtoken.Jwts;
import io.jsonwebtoken.SignatureAlgorithm;

import java.util.Date;
import java.util.HashMap;

public class TestJWT {

    public static void main(String[] args) {
        testCreateJWT();
        testParseJWT();
    }

    public static void testCreateJWT() {
        JwtBuilder builder = Jwts.builder()
                .setId("404")                   // 设置唯一编号
                .setSubject("邢立豹")            // 设置主题 可以是JSON数据
                .setIssuedAt(new Date())        // 设置签发日期
                // .setExpiration(new Date())      // 设置过期时间
                // 设置签名 使用HS256算法 并设置SecretKey(字符串)
                .signWith(SignatureAlgorithm.HS256, "LICHUN");

        HashMap<String, Object> userInfo = new HashMap<>();
        userInfo.put("name","枯木何日可逢春");
        userInfo.put("age", "21");
        builder.addClaims(userInfo);

        System.out.println(builder.compact());
    }

    public static void testParseJWT() {
        String str = "eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJqdGkiOiI0MDQiLCJzdWIiOiLpgqLnq4vosbkiLCJpYXQiOjE2MzA2ODAzNTMsImV4cCI6MTYzMDY4MDM1MywibmFtZSI6Iuaer-acqOS9leaXpeWPr-mAouaYpSIsImFnZSI6IjIxIn0.59i5xfLz9A-wTOJI9KxkF7zqp4zsLEWRC5DYlcy_Akc";
        Claims claims = Jwts.parser()
                .setSigningKey("LICHUN")
                .parseClaimsJws(str)
                .getBody();
        System.out.println(claims);
    }
}

5. JWT工具类

package com.lichun.utils;

import io.jsonwebtoken.Claims;
import io.jsonwebtoken.JwtBuilder;
import io.jsonwebtoken.Jwts;
import io.jsonwebtoken.SignatureAlgorithm;

import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.util.Base64;
import java.util.Date;

public class JWTUtil {

    // 有效期
    public static final Long JWT_TTL = 3600000L;

    // JWT令牌信息
    public static final String JWT_KEY = "LICHUN";

    public static String createJWT(String id, String subject, Long ttlMillis) {
        SignatureAlgorithm signatureAlgorithm = SignatureAlgorithm.HS256;

        long nowMillis = System.currentTimeMillis();
        Date now = new Date(nowMillis);

        if (ttlMillis == null) {
            ttlMillis = JWT_TTL;
        }

        long expMillis = nowMillis + ttlMillis;
        Date expDate = new Date(expMillis);

        SecretKey secretKey = generalKey();

        JwtBuilder builder = Jwts.builder()
                .setId(id)                      // 设置唯一编号
                .setSubject(subject)            // 设置主题 可以是JSON数据
                .setIssuer("admin")
                .setIssuedAt(now)               // 设置签发日期
                .setExpiration(expDate)         // 设置过期时间
                // 设置签名 使用HS256算法 并设置SecretKey(字符串)
                .signWith(SignatureAlgorithm.HS256, secretKey);
        return builder.compact();


    }

    /**
     * 生成加密secretKey
     * @return
     */
    public static SecretKey generalKey() {
        byte[] encodedKey = Base64.getEncoder().encode(JWT_KEY.getBytes());
        SecretKey key = new SecretKeySpec(encodedKey, 0, encodedKey.length, "AES");
        return key;
    }

    /**
     * 解析令牌数据
     */
    public static Claims parseJWT(String jwt) throws Exception {
        SecretKey secretKey = generalKey();
        return Jwts.parser()
                .setSigningKey(secretKey)
                .parseClaimsJws(jwt)
                .getBody();
    }
}