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; } }
以上就是详解实现json web tokens的原理的详细内容。