基于 Token 的身份验证和实践

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原文链接： www.mekau.com

JSON Web Token – 在Web应用间安全地传递信息 blog.leapoahead.com/2015/09/06/…

基于 Token 的身份验证 my.oschina.net/u/1771585/b…

java – jwt 项目: github.com/auth0/java-…

无状态Web应用集成——jwt整合shiro jinnianshilongnian.iteye.com/blog/204190…

 

传统身份验证的方法

HTTP 是一种没有状态的协议，也就是它并不知道是谁是访问应用。这里我们把用户看成是客户端，客户端使用用户名还有密码通过了身份验证，不过下回这个客户端再发送请求时候，还得再验证一下。

解决的方法就是，当用户请求登录的时候，如果没有问题，我们在服务端生成一条记录，这个记录里可以说明一下登录的用户是谁，然后把这条记录的 ID 号发送给客户端，客户端收到以后把这个 ID 号存储在 Cookie 里，下次这个用户再向服务端发送请求的时候，可以带着这个 Cookie ，这样服务端会验证一个这个 Cookie 里的信息，看看能不能在服务端这里找到对应的记录，如果可以，说明用户已经通过了身份验证，就把用户请求的数据返回给客户端。

上面说的就是 Session，我们需要在服务端存储为登录的用户生成的 Session ，这些 Session 可能会存储在内存，磁盘，或者数据库里。我们可能需要在服务端定期的去清理过期的 Session 。

基于 Token 的身份验证方法

使用基于 Token 的身份验证方法，在服务端不需要存储用户的登录记录。大概的流程是这样的：

  1. 客户端使用用户名跟密码请求登录
  2. 服务端收到请求，去验证用户名与密码
  3. 验证成功后，服务端会签发一个 Token，再把这个 Token 发送给客户端
  4. 客户端收到 Token 以后可以把它存储起来，比如放在 Cookie 里或者 Local Storage 里
  5. 客户端每次向服务端请求资源的时候需要带着服务端签发的 Token
  6. 服务端收到请求，然后去验证客户端请求里面带着的 Token，如果验证成功，就向客户端返回请求的数据

JWT

实施 Token 验证的方法挺多的，还有一些标准方法，比如 JWT，读作：jot ，表示：JSON Web Tokens 。JWT 标准的 Token 有三个部分：

  • header
  • payload
  • signature

中间用点分隔开，并且都会使用 Base64 编码，所以真正的 Token 看起来像这样：

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpc3MiOiJuaW5naGFvLm5ldCIsImV4cCI6IjE0Mzg5NTU0NDUiLCJuYW1lIjoid2FuZ2hhbyIsImFkbWluIjp0cnVlfQ.SwyHTEx_RQppr97g4J5lKXtabJecpejuef8AqKYMAJc

Header

header 部分主要是两部分内容，一个是 Token 的类型，另一个是使用的算法，比如下面类型就是 JWT，使用的算法是 HS256。

{
  "typ": "JWT",
  "alg": "HS256"
}

上面的内容要用 Base64 的形式编码一下，所以就变成这样：

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9

Payload

Payload 里面是 Token 的具体内容，这些内容里面有一些是标准字段，你也可以添加其它需要的内容。下面是标准字段：

  • iss：Issuer，发行者
  • sub：Subject，主题
  • aud：Audience，观众
  • exp：Expiration time，过期时间
  • nbf：Not before
  • iat：Issued at，发行时间
  • jti：JWT ID

比如下面这个 Payload ，用到了 iss 发行人，还有 exp 过期时间。另外还有两个自定义的字段，一个是 name ，还有一个是 admin 。

{
 "iss": "ninghao.net",
 "exp": "1438955445",
 "name": "wanghao",
 "admin": true
}

使用 Base64 编码以后就变成了这个样子：

eyJpc3MiOiJuaW5naGFvLm5ldCIsImV4cCI6IjE0Mzg5NTU0NDUiLCJuYW1lIjoid2FuZ2hhbyIsImFkbWluIjp0cnVlfQ

Signature

JWT 的最后一部分是 Signature ，这部分内容有三个部分，先是用 Base64 编码的 header.payload ，再用加密算法加密一下，加密的时候要放进去一个 Secret ，这个相当于是一个密码，这个密码秘密地存储在服务端。

签名的目的

最后一步签名的过程，实际上是对头部以及载荷内容进行签名。一般而言，加密算法对于不同的输入产生的输出总是不一样的。对于两个不同的输入，产生同样的输出的概率极其地小（有可能比我成世界首富的概率还小）。所以，我们就把“不一样的输入产生不一样的输出”当做必然事件来看待吧。

所以，如果有人对头部以及载荷的内容解码之后进行修改，再进行编码的话，那么新的头部和载荷的签名和之前的签名就将是不一样的。而且，如果不知道服务器加密的时候用的密钥的话，得出来的签名也一定会是不一样的。

  • header
  • payload
  • secret

var encodedString = base64UrlEncode(header) + "." + base64UrlEncode(payload); 
HMACSHA256(encodedString, 'secret');

处理完成以后看起来像这样：

SwyHTEx_RQppr97g4J5lKXtabJecpejuef8AqKYMAJc

最后这个在服务端生成并且要发送给客户端的 Token 看起来像这样：

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpc3MiOiJuaW5naGFvLm5ldCIsImV4cCI6IjE0Mzg5NTU0NDUiLCJuYW1lIjoid2FuZ2hhbyIsImFkbWluIjp0cnVlfQ.SwyHTEx_RQppr97g4J5lKXtabJecpejuef8AqKYMAJc

客户端收到这个 Token 以后把它存储下来，下回向服务端发送请求的时候就带着这个 Token 。服务端收到这个 Token ，然后进行验证，通过以后就会返回给客户端想要的资源。

 

spring安全验证之jwt(json web token)实践 my.oschina.net/cccyb/blog/…

系统开发来讲，安全验证永远是最重要的，从最原始的session、cookie验证方式，到符合restful风格、满足前后端分离需求、启用https请求，各方面都在不断变化中。本文以jwt(json web token)的实践为例，介绍一二。

首先，来看一下jwt的概念，流程图如下所示：

流程图

用户发起登录请求，服务端创建一个加密后的jwt信息，作为token返回值，在后续请求中jwt信息作为请求头，服务端正确解密后可获取到存储的用户信息，表示验证通过；解密失败说明token无效或者已过期。

加密后jwt信息如下所示，是由.分割的三部分组成，分别为Header、Payload、Signature。

eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJqdGkiOiJqd3QiLCJpYXQiOjE0NzEyNzYyNTEsInN1YiI6IntcInVzZXJJZFwiOjEsXCJyb2xlSWRcIjoxfSIsImV4cCI6MTQ3MTMxOTQ1MX0.vW-pPSl5bU4dmORMa7UzPjBR0F6sqg3n3hQuKY8j35o

Header包含两部分信息，alg指加密类型，可选值为HS256、RSA等等，typ=JWT为固定值，表示token的类型。

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

Payload是指签名信息以及内容，一般包括iss (发行者), exp (过期时间), sub(用户信息), aud (接收者),以及其他信息，详细介绍请参考官网。

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

Signature则为对Header、Payload的签名。

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

在jwt官网，可以看到有不同语言的实现版本，这里使用的是java版的jjwt。话不多说，直接看代码，加解密都很简单：

/**
  * 创建 jwt
  * @param id
  * @param subject
  * @param ttlMillis
  * @return
  * @throws Exception
  */
  public String createJWT(String id, String subject, long ttlMillis) throws Exception {
       SignatureAlgorithm signatureAlgorithm = SignatureAlgorithm.HS256 ;
       long nowMillis = System. currentTimeMillis();
       Date now = new Date( nowMillis);
       SecretKey key = generalKey();
       JwtBuilder builder = Jwts. builder()
            .setId(id)
            .setIssuedAt(now)
            .setSubject(subject)
           .signWith(signatureAlgorithm, key);
       if (ttlMillis >= 0){
           long expMillis = nowMillis + ttlMillis;
           Date exp = new Date( expMillis);
           builder.setExpiration( exp);
       }
       return builder.compact();
 }
 
  /**
  * 解密 jwt
  * @param jwt
  * @return
  * @throws Exception
  */
  public Claims parseJWT(String jwt) throws Exception{
       SecretKey key = generalKey();
       Claims claims = Jwts. parser()
          .setSigningKey( key)
          .parseClaimsJws( jwt).getBody();
       return claims;
 }

加解密的key是通过固定字符串转换而生成的；subject为用户信息的json字符串；ttlMillis是指token的有效期，时间较短，需要定时更新。

这里要介绍的token刷新方式，是在生成token的同时生成一个有效期较长的refreshToken，后续由客户端定时根据 refreshToken来获取最新的token。浏览器与服务端之间建立sse(server send event)请求，来实现刷新。关于sse在前面博文中有介绍过，此处略过不提。

本文完整源代码存放于github，地址：github.com/ahmu/spring…。

参考资料：

（1）http://www.cnblogs.com/xiekeli/p/5607107.html

1.jwt官方网站：jwt.io/

2.jjwt项目：github.com/jwtk/jjwt

3.Introduction to JSON Web Tokens：jwt.io/introductio…

4.How to Create and verify JWTs in Java： stormpath.com/blog/jwt-ja…

 

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