前言：當今前后端分離時代，基于Token的會話保持機制比傳統(tǒng)的Session/Cookie機制更加方便，下面我會介紹SpringBoot快速集成JWT庫java-jwt以完成用戶登錄認證。

一、JWT 簡介

1.1、 JWT的概念

JWT 是 JSON Web Token 的縮寫，是為了在網(wǎng)絡應用環(huán)境間傳遞聲明而執(zhí)行的一種基于  JSON  的開放標準（(RFC 7519)。定義了一種簡潔的，自包含的方法用于通信雙方之間以  JSON  對象的形式安全的傳遞信息。因為數(shù)字簽名的存在，這些信息是可信的，JWT 可以使用  HMAC  算法或者是  RSA  的公私秘鑰對進行簽名。

1.2、JWT請求流程

JWT 請求流程

• 用戶使用賬號和密碼發(fā)起 POST 請求；
• 服務器使用私鑰創(chuàng)建一個 JWT；
• 服務器返回這個 JWT 給瀏覽器；
• 瀏覽器將該 JWT 串在請求頭中像服務器發(fā)送請求；
• 服務器驗證該 JWT；
• 返回響應的資源給瀏覽器。

1.3、JWT 的主要應用場景

身份認證在這種場景下，一旦用戶完成了登錄，在接下來的每個請求中包含 JWT，可以用來驗證用戶身份以及對路由，服務和資源的訪問權(quán)限進行驗證。由于它的開銷非常小，可以輕松的在不同域名的系統(tǒng)中傳遞，所有目前在單點登錄（SSO）中比較廣泛的使用了該技術(shù)。 信息交換在通信的雙方之間使用 JWT 對數(shù)據(jù)進行編碼是一種非常安全的方式，由于它的信息是經(jīng)過簽名的，可以確保發(fā)送者發(fā)送的信息是沒有經(jīng)過偽造的。

1.4、JWT 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

JWT 是由三段信息構(gòu)成的，將這三段信息文本用  .  連接一起就構(gòu)成了 JWT 字符串。JWT 的三個部分依次為頭部：Header，負載：Payload 和簽名：Signature。

①Header：

Header 部分是一個 JSON 對象，描述 JWT 的元數(shù)據(jù)，通常是下面的樣子。

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

上面代碼中， alg  屬性表示簽名的算法（algorithm），默認是 HMAC SHA256（寫成 HS256）； typ  屬性表示這個令牌（token）的類型（type），JWT 令牌統(tǒng)一寫為  JWT 。

最后，將上面的 JSON 對象使用 Base64URL 算法轉(zhuǎn)成字符串。

②Payload：

Payload 部分也是一個 JSON 對象，用來存放實際需要傳遞的有效信息。有效信息包含三個部分：

• 標準中注冊的聲明
• 公共的聲明
• 私有的聲明

標準中注冊的聲明 (建議但不強制使用) ：

• iss (issuer)：簽發(fā)人
• exp (expiration time)：過期時間，必須要大于簽發(fā)時間
• sub (subject)：主題
• aud (audience)：受眾
• nbf (Not Before)：生效時間
• iat (Issued At)：簽發(fā)時間
• jti (JWT ID)：編號，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。

公共的聲明 ：公共的聲明可以添加任何的信息，一般添加用戶的相關(guān)信息或其他業(yè)務需要的必要信息。但不建議添加敏感信息，因為該部分在客戶端可解密。

私有的聲明 ：私有聲明是提供者和消費者所共同定義的聲明，一般不建議存放敏感信息，因為  base64  是對稱解碼的，意味著該部分信息可以歸類為明文信息。這個 JSON 對象也要使用 Base64URL 算法轉(zhuǎn)成字符串。

③Signature：

Signature 部分是對前兩部分的簽名，防止數(shù)據(jù)篡改。

首先，需要指定一個密鑰（secret）。這個密鑰只有服務器才知道，不能泄露給用戶。然后，使用 Header 里面指定的簽名算法（默認是 HMAC SHA256），按照下面的公式產(chǎn)生簽名。

HMACSHA256(base64UrlEncode(header) + "." + base64UrlEncode(payload), secret)

算出簽名以后，把 Header、Payload、Signature 三個部分拼成一個字符串，每個部分之間用"點"（ . ）分隔，就可以返回給用戶。

Base64URL

前面提到，Header 和 Payload 串型化的算法是 Base64URL。這個算法跟 Base64 算法基本類似，但有一些小的不同。

JWT 作為一個令牌（token），有些場合可能會放到 URL（比如  api.example.com/?token=xxx ）。Base64 有三個字符  + 、  /  和  = ，在 URL 里面有特殊含義，所以要被替換掉： =  被省略、 +  替換成  - ， /  替換成  _  。這就是 Base64URL 算法。

1.5、JWT 的使用方式

客戶端收到服務器返回的 JWT 之后需要在本地做保存。此后，客戶端每次與服務器通信，都要帶上這個 JWT。一般的的做法是放在 HTTP 請求的頭信息  Authorization  字段里面。

Authorization: Bearer <token>

這樣每個請求中，服務端就可以在請求頭中拿到 JWT  進行解析與認證。

1.6、JWT 的特性

• JWT 默認是不加密，但也是可以加密的。生成原始 Token 以后，可以用密鑰再加密一次。
• JWT 不加密的情況下，不能將秘密數(shù)據(jù)寫入 JWT。
• JWT 不僅可以用于認證，也可以用于交換信息。有效使用 JWT，可以降低服務器查詢數(shù)據(jù)庫的次數(shù)。
• JWT 的最大缺點是，由于服務器不保存 session 狀態(tài)，因此無法在使用過程中廢止某個 token，或者更改 token 的權(quán)限。也就是說，一旦 JWT 簽發(fā)了，在到期之前就會始終有效，除非服務器部署額外的邏輯。
• JWT 本身包含了認證信息，一旦泄露，任何人都可以獲得該令牌的所有權(quán)限。為了減少盜用，JWT 的有效期應該設置得比較短。對于一些比較重要的權(quán)限，使用時應該再次對用戶進行認證。
• 為了減少盜用，JWT 不應該使用 HTTP 協(xié)議明碼傳輸，要使用 HTTPS 協(xié)議傳輸。

二、SpringBoot整合JWT

新建一個spring boot項目spring-boot-jwt，按照下面步驟操作。

2.1、pom.xml引入jar包

<!-- 引入jwt-->
<dependency>
    <groupId>com.auth0</groupId>
    <artifactId>java-jwt</artifactId>
    <version>3.8.2</version>
</dependency>

順便貼一下下面要用到的User類：

package com.hs.demo.entity;
import io.swagger.annotations.ApiModel;
import io.swagger.annotations.ApiModelProperty;
import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Data;
import lombok.NoArgsConstructor;
@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
@ApiModel
public class User
{
    //實體類中，Integer類型的屬性加@ApiModelProperty時，必須要給example參數(shù)賦值，且值必須為數(shù)字類型。
    @ApiModelProperty(value = "用戶id",example = "1")
    private Integer id;
    @ApiModelProperty(value = "用戶名")
    private String userName;
    @ApiModelProperty(value = "用戶密碼")
    private String password;
    //getter/setter用@Data注解自動生成
}

2.2、新建Jwt工具類

Jwt工具類進行token的生成和認證，工具類代碼如下：

package com.hs.demo.jwt;
import com.auth0.jwt.JWT;
import com.auth0.jwt.JWTVerifier;
import com.auth0.jwt.algorithms.Algorithm;
import com.auth0.jwt.interfaces.Claim;
import com.auth0.jwt.interfaces.DecodedJWT;
import com.hs.demo.entity.User;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import java.util.Date;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
/**
 * @description: Jwt工具類，生成JWT和認證
 * @author: heshi
 */
public class JwtUtil {
    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(JwtUtil.class);
    /**
     * 密鑰
     */
    private static final String SECRET = "my_secret";
    /**
     * 過期時間
     **/
    private static final long EXPIRATION = 1800L;//單位為秒
    /**
     * 生成用戶token,設置token超時時間
     */
    public static String createToken(User user) {
        //過期時間
        Date expireDate = new Date(System.currentTimeMillis() + EXPIRATION * 1000);
        Map<String, Object> map = new HashMap<>();
        map.put("alg", "HS256");
        map.put("typ", "JWT");
        String token = JWT.create()
                .withHeader(map)// 添加頭部
                //可以將基本信息放到claims中
                .withClaim("id", user.getId())//userId
                .withClaim("userName", user.getUserName())//userName
                .withClaim("password", user.getPassword())//password
                .withExpiresAt(expireDate) //超時設置,設置過期的日期
                .withIssuedAt(new Date()) //簽發(fā)時間
                .sign(Algorithm.HMAC256(SECRET)); //SECRET加密
        return token;
    }
    /**
     * 校驗token并解析token
     */
    public static Map<String, Claim> verifyToken(String token) {
        DecodedJWT jwt = null;
        try {
            JWTVerifier verifier = JWT.require(Algorithm.HMAC256(SECRET)).build();
            jwt = verifier.verify(token);
            //decodedJWT.getClaim("屬性").asString()  獲取負載中的屬性值
        } catch (Exception e) {
            logger.error(e.getMessage());
            logger.error("token解碼異常");
            //解碼異常則拋出異常
            return null;
        }
        return jwt.getClaims();
    }
}

2.3、添加JWT過濾器

JWT過濾器中進行token的校驗和判斷，token不合法直接返回，合法則解密數(shù)據(jù)并把數(shù)據(jù)放到request中供后續(xù)使用。

為了使過濾器生效，需要在啟動類添加注解@ServletComponentScan(basePackages = "com.hs.demo.jwt")。

JWT過濾器代碼如下：

package com.hs.demo.jwt;
import com.auth0.jwt.interfaces.Claim;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import javax.servlet.*;
import javax.servlet.annotation.WebFilter;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.io.IOException;
import java.util.Map;
/**
 * JWT過濾器，攔截 /secure的請求
 */
@Slf4j
@WebFilter(filterName = "JwtFilter", urlPatterns = "/secure/*")
public class JwtFilter implements Filter
 {
    @Override
    public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {
    }
    @Override
    public void doFilter(ServletRequest req, ServletResponse res, FilterChain chain) throws IOException, ServletException {
        final HttpServletRequest request = (HttpServletRequest) req;
        final HttpServletResponse response = (HttpServletResponse) res;
        response.setCharacterEncoding("UTF-8");
        //獲取 header里的token
        final String token = request.getHeader("authorization");
        if ("OPTIONS".equals(request.getMethod())) {
            response.setStatus(HttpServletResponse.SC_OK);
            chain.doFilter(request, response);
        }
        // Except OPTIONS, other request should be checked by JWT
        else {
            if (token == null) {
                response.getWriter().write("沒有token！");
                return;
            }
            Map<String, Claim> userData = JwtUtil.verifyToken(token);
            if (userData == null) {
                response.getWriter().write("token不合法！");
                return;
            }
            Integer id = userData.get("id").asInt();
            String userName = userData.get("userName").asString();
            String password= userData.get("password").asString();
            //攔截器 拿到用戶信息，放到request中
            request.setAttribute("id", id);
            request.setAttribute("userName", userName);
            request.setAttribute("password", password);
            chain.doFilter(req, res);
        }
    }
    @Override
    public void destroy() {
    }
}

2.4、添加LoginController

LoginController進行登錄操作，登錄成功后生產(chǎn)token并返回。

LoginController代碼如下：

package com.hs.demo.jwt;
import com.hs.demo.entity.User;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
/**
 * 登錄Controller
 */
@Slf4j
@RestController
public class LoginController
 {
    static Map<Integer, User> userMap = new HashMap<>();
    static {
        //模擬數(shù)據(jù)庫
        User user1 = new User(1,"張三","123456");
        userMap.put(1, user1);
        User user2 = new User(2,"李四","123123");
        userMap.put(2, user2);
    }
    /**
     * 模擬用戶 登錄
     */
    @RequestMapping("/login")
    public String login(User user)
    {
        for (User dbUser : userMap.values()) {
            if (dbUser.getUserName().equals(user.getUserName()) && dbUser.getPassword().equals(user.getPassword())) {
                log.info("登錄成功！生成token！");
                String token = JwtUtil.createToken(dbUser);
                return token;
            }
        }
        return "";
    }
}

2.5、添加SecureController

SecureController中的請求會被JWT過濾器攔截，合法后才能訪問。

SecureController代碼如下：

package com.hs.demo.jwt;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
/**
 * 需要登錄后攜帶JWT才能訪問
 */
@Slf4j
@RestController
public class SecureController 
{
    /**
     * 查詢 用戶信息，登錄后攜帶JWT才能訪問
     */
    @RequestMapping("/secure/getUserInfo")
    public String login(HttpServletRequest request) {
        Integer id = (Integer) request.getAttribute("id");
        String userName = request.getAttribute("userName").toString();
        String password= request.getAttribute("password").toString();
        return "當前用戶信息id=" + id + ",userName=" + userName+ ",password=" + password;
    }
}

三、接口測試

測試分兩步，首先訪問登錄接口，登錄成功后獲取token，然后拿著token在訪問查詢用戶信息接口。

3.1、訪問登錄接口

打開PostMan，訪問http://localhost:8080/login?userName=zhangsan&password=123456，登錄成功后接口返回token，請求成功截圖如下：

3.2、訪問用戶信息接口

打開PostMan，訪問http://localhost:8080/secure/getUserInfo，header里需要攜帶token，請求成功截圖如下：

四、Token 認證的優(yōu)勢

相比于 Session 認證的方式來說，使用 token 進行身份認證主要有下面三個優(yōu)勢：

4.1、無狀態(tài)

JWT實現(xiàn)的Token 自身包含了身份驗證所需要的所有信息，使得我們的服務器不需要存儲 Session 信息，這顯然增加了系統(tǒng)的可用性和伸縮性，大大減輕了服務端的壓力。但是，也正是由于 token 的無狀態(tài)，也導致了它最大的缺點：當后端在token 有效期內(nèi)廢棄一個 token 或者更改它的權(quán)限的話，不會立即生效，一般需要等到有效期過后才可以。另外，當用戶 Logout 的話，token 也還有效。除非，我們在后端增加額外的處理邏輯。

4.2、有效避免了CSRF 攻擊

CSRF（Cross Site Request Forgery） 一般被翻譯為 跨站請求偽造，屬于網(wǎng)絡攻擊領域范圍。相比于 SQL 腳本注入、XSS等等安全攻擊方式，CSRF 的知名度并沒有它們高。但是,它的確是每個系統(tǒng)都要考慮的安全隱患，就連技術(shù)帝國 Google 的 Gmail 在早些年也被曝出過存在  CSRF 漏洞，這給 Gmail 的用戶造成了很大的損失。

那么究竟什么是  跨站請求偽造 呢？說簡單用你的身份去發(fā)送一些對你不友好的請求。舉個簡單的例子：

小壯登錄了某網(wǎng)上銀行，他來到了網(wǎng)上銀行的帖子區(qū)，看到一個帖子下面有一個鏈接寫著“科學理財，年盈利率過萬”，小壯好奇的點開了這個鏈接，結(jié)果發(fā)現(xiàn)自己的賬戶少了10000元。這是這么回事呢？原來黑客在鏈接中藏了一個請求，這個請求直接利用小壯的身份給銀行發(fā)送了一個轉(zhuǎn)賬請求,也就是通過你的 Cookie 向銀行發(fā)出請求。

<a src=http://www.mybank.com/Transfer?bankId=11&money=10000>科學理財，年盈利率過萬</>

導致這個問題很大的原因就是：Session 認證中 Cookie 中的 session_id 是由瀏覽器發(fā)送到服務端的，借助這個特性，攻擊者就可以通過讓用戶誤點攻擊鏈接，達到攻擊效果。

那為什么 token 不會存在這種問題呢？

我是這樣理解的：一般情況下我們使用 JWT 的話，在我們登錄成功獲得 token 之后，一般會選擇存放在  local storage 中。然后我們在前端通過某些方式會給每個發(fā)到后端的請求加上這個 token,這樣就不會出現(xiàn) CSRF 漏洞的問題。因為，即使有個你點擊了非法鏈接發(fā)送了請求到服務端，這個非法請求是不會攜帶 token 的，所以這個請求將是非法的。

但是這樣會存在  XSS 攻擊中被盜的風險，為了避免 XSS 攻擊，你可以選擇將 token 存儲在標記為 httpOnly   的cookie 中。但是，這樣又導致了你必須自己提供CSRF保護。

具體采用上面哪兩種方式存儲 token 呢，大部分情況下存放在  local storage 下都是最好的選擇，某些情況下可能需要存放在標記為 httpOnly  的cookie 中會更好。

4.3、適合移動端應用

使用 Session 進行身份認證的話，需要保存一份信息在服務器端，而且這種方式會依賴到 Cookie（需要 Cookie 保存 SessionId），所以不適合移動端。

但是，使用 token 進行身份認證就不會存在這種問題，因為只要 token 可以被客戶端存儲就能夠使用，而且 token 還可以跨語言使用。

4.4、單點登錄友好

使用 Session 進行身份認證的話，實現(xiàn)單點登錄，需要我們把用戶的 Session 信息保存在一臺電腦上，并且還會遇到常見的 Cookie 跨域的問題。但是，使用 token 進行認證的話， token 被保存在客戶端，不會存在這些問題。

五、Token 認證常見問題以及解決辦法

5.1、注銷登錄等場景下 token 還有效

• 與之類似的具體相關(guān)場景有：
• 退出登錄;
• 修改密碼;
• 服務端修改了某個用戶具有的權(quán)限或者角色；
• 用戶的帳戶被刪除/暫停。
• 用戶由管理員注銷；

這個問題不存在于 Session  認證方式中，因為在  Session  認證方式中，遇到這種情況的話服務端刪除對應的 Session 記錄即可。但是，使用 token 認證的方式就不好解決了。我們也說過了，token 一旦派發(fā)出去，如果后端不增加其他邏輯的話，它在失效之前都是有效的。那么，我們?nèi)绾谓鉀Q這個問題呢？查閱了很多資料，總結(jié)了下面幾種方案：

• 將 token 存入內(nèi)存數(shù)據(jù)庫：將 token 存入 DB 中，redis 內(nèi)存數(shù)據(jù)庫在這里是是不錯的選擇。如果需要讓某個 token 失效就直接從 redis 中刪除這個 token 即可。但是，這樣會導致每次使用 token 發(fā)送請求都要先從 DB 中查詢 token 是否存在的步驟，而且違背了 JWT 的無狀態(tài)原則。
• 黑名單機制：和上面的方式類似，使用內(nèi)存數(shù)據(jù)庫比如 redis 維護一個黑名單，如果想讓某個 token 失效的話就直接將這個 token 加入到 黑名單 即可。然后，每次使用 token 進行請求的話都會先判斷這個 token 是否存在于黑名單中。
• 修改密鑰 (Secret) : 我們?yōu)槊總€用戶都創(chuàng)建一個專屬密鑰，如果我們想讓某個 token 失效，我們直接修改對應用戶的密鑰即可。但是，這樣相比于前兩種引入內(nèi)存數(shù)據(jù)庫帶來了危害更大，比如：1??如果服務是分布式的，則每次發(fā)出新的 token 時都必須在多臺機器同步密鑰。為此，你需要將必須將機密存儲在數(shù)據(jù)庫或其他外部服務中，這樣和 Session 認證就沒太大區(qū)別了。2??  如果用戶同時在兩個瀏覽器打開系統(tǒng)，或者在手機端也打開了系統(tǒng)，如果它從一個地方將賬號退出，那么其他地方都要重新進行登錄，這是不可取的。
• 保持令牌的有效期限短并經(jīng)常輪換 ：很簡單的一種方式。但是，會導致用戶登錄狀態(tài)不會被持久記錄，而且需要用戶經(jīng)常登錄。

對于修改密碼后 token 還有效問題的解決還是比較容易的，說一種我覺得比較好的方式：使用用戶的密碼的哈希值對 token 進行簽名。因此，如果密碼更改，則任何先前的令牌將自動無法驗證。

5.2、token 的續(xù)簽問題

token 有效期一般都建議設置的不太長，那么 token 過期后如何認證，如何實現(xiàn)動態(tài)刷新 token，避免用戶經(jīng)常需要重新登錄？

我們先來看看在 Session 認證中一般的做法：假如 session 的有效期30分鐘，如果 30 分鐘內(nèi)用戶有訪問，就把 session 有效期被延長30分鐘。

• 類似于 Session 認證中的做法：這種方案滿足于大部分場景。假設服務端給的 token 有效期設置為30分鐘，服務端每次進行校驗時，如果發(fā)現(xiàn) token 的有效期馬上快過期了，服務端就重新生成 token 給客戶端?？蛻舳嗣看握埱蠖紮z查新舊token，如果不一致，則更新本地的token。這種做法的問題是僅僅在快過期的時候請求才會更新 token ,對客戶端不是很友好。
• 每次請求都返回新 token :這種方案的的思路很簡單，但是，很明顯，開銷會比較大。
• token 有效期設置到半夜 ：這種方案是一種折衷的方案，保證了大部分用戶白天可以正常登錄，適用于對安全性要求不高的系統(tǒng)。
• 用戶登錄返回兩個 token ：第一個是 acessToken ，它的過期時間 token 本身的過期時間比如半個小時，另外一個是 refreshToken 它的過期時間更長一點比如為1天?？蛻舳说卿浐螅瑢?accessToken和refreshToken 保存在本地，每次訪問將 accessToken 傳給服務端。服務端校驗 accessToken 的有效性，如果過期的話，就將 refreshToken 傳給服務端。如果有效，服務端就生成新的 accessToken 給客戶端。否則，客戶端就重新登錄即可。該方案的不足是：1??需要客戶端來配合；2??用戶注銷的時候需要同時保證兩個  token 都無效；3??重新請求獲取 token  的過程中會有短暫 token 不可用的情況（可以通過在客戶端設置定時器，當accessToken 快過期的時候，提前去通過 refreshToken 獲取新的accessToken）。

總結(jié)

JWT 最適合的場景是不需要服務端保存用戶狀態(tài)的場景，如果考慮到 token 注銷和 token 續(xù)簽的場景話，沒有特別好的解決方案，大部分解決方案都給 token 加上了狀態(tài)，這就有點類似 Session 認證了。

參考鏈接：

基于Token的WEB后臺認證機制

SpringBoot攔截器Interceptor

Spring Boot實戰(zhàn)：攔截器與過濾器

chain.doFilter(request,response)含義

到此這篇關(guān)于SpringBoot集成 JWT實現(xiàn)用戶登錄認證的項目實踐的文章就介紹到這了,更多相關(guān)SpringBoot JWT用戶登錄認證內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！