JWT+RSA鉴权_jwt rsa

目录

1、JWT

1.1 JWT简介

1.2 JWT数据格式  

2、 登录和鉴权流程：JWT+HS256算法

3、RSA非对称加密

  4、 登录和鉴权流程：JWT+RSA

4.1 RSA工具类

4.2 JWT工具类

1、JWT

1.1 JWT简介

JWT，全称是Json Web Token， 是JSON风格轻量级的授权和身份认证规范，可实现无状态、分布式的Web应用授权；官网：JSON Web Tokens - jwt.io （JWT，生成Token加密字符串的一个标准或格式！）

GitHub上jwt的java客户端：https://github.com/jwtk/jjwt

1.2 JWT数据格式  

JWT包含三部分数据：

• Header：头部，通常头部有两部分信息：

  • 声明类型，这里是JWT

  • 签名算法，自定义

  我们会对头部进行base64编码，得到第一部分数据

  如图所示：头部是不具备安全性的。

  Payload：载荷，就是有效数据，一般包含下面信息：

• 用户身份信息（注意，这里因为采用base64加密，可解密，因此不要存放敏感信息）

• tokenID：当前这个JWT的唯一标示

• 注册声明：如token的签发时间，过期时间，签发人等

• 这部分也会采用base64加密，得到第二部分数据

  如图所示：载荷也不具备安全性。

• Signature：签名，是整个数据的认证信息。一般根据前两步的数据，再加上服务的的密钥（secret）（不要泄漏，最好周期性更换），通过加密算法生成。用于验证整个数据完整和可靠性
• 

2、 登录和鉴权流程：JWT+HS256算法

3、RSA非对称加密

• 对称加密，如AES

  • 基本原理：将明文分成N个组，然后使用密钥对各个组进行加密，形成各自的密文，最后把所有的分组密文进行合并，形成最终的密文。

  • 优势：算法公开、计算量小、加密速度快、加密效率高

  • 缺陷：双方都使用同样密钥，安全性得不到保证

• 非对称加密，如RSA

  • 基本原理：同时生成两把密钥：私钥和公钥，私钥隐秘保存，公钥可以下发给信任客户端

  • 私钥加密，持有私钥或公钥才可以解密

  • 公钥加密，持有私钥才可解密

  • 优点：安全，难以破解

  • 缺点：算法比较耗时

不可逆加密，如MD5，SHA，HS加密

• 基本原理：加密过程中不需要使用密钥，输入明文后由系统直接经过加密算法处理成密文，这种加密后的数据是无法被解密的，无法根据密文推算出明文。

  4、 登录和鉴权流程：JWT+RSA

有了非对称加密，我们就可以改变签名和验签的方式了：

• 生成RSA密钥对，私钥存放在授权中心，公钥下发给微服务

• 在授权中心利用私钥对JWT签名

• 在微服务利用公钥验证签名有效性

因为非对称加密的特性，不用担心公钥泄漏问题，因为公钥是无法伪造签名的，但要确保私钥的安全和隐秘。

非对称加密后的授权和鉴权流程：

4.1 RSA工具类

public class RsaUtils {
 
    private static final int DEFAULT_KEY_SIZE = 2048;
    /**
     * 从文件中读取公钥
     *
     * @param filename 公钥保存路径，相对于classpath
     * @return 公钥对象
     * @throws Exception
     */
    public static PublicKey getPublicKey(String filename) throws Exception {
        byte[] bytes = readFile(filename);
        return getPublicKey(bytes);
    }
 
    /**
     * 从文件中读取密钥
     *
     * @param filename 私钥保存路径，相对于classpath
     * @return 私钥对象
     * @throws Exception
     */
    public static PrivateKey getPrivateKey(String filename) throws Exception {
        byte[] bytes = readFile(filename);
        return getPrivateKey(bytes);
    }
 
    /**
     * 获取公钥
     *
     * @param bytes 公钥的字节形式
     * @return
     * @throws Exception
     */
    private static PublicKey getPublicKey(byte[] bytes) throws Exception {
        bytes = Base64.getDecoder().decode(bytes);
        X509EncodedKeySpec spec = new X509EncodedKeySpec(bytes);
        KeyFactory factory = KeyFactory.getInstance("RSA");
        return factory.generatePublic(spec);
    }
 
    /**
     * 获取密钥
     *
     * @param bytes 私钥的字节形式
     * @return
     * @throws Exception
     */
    private static PrivateKey getPrivateKey(byte[] bytes) throws NoSuchAlgorithmException, InvalidKeySpecException {
        bytes = Base64.getDecoder().decode(bytes);
        PKCS8EncodedKeySpec spec = new PKCS8EncodedKeySpec(bytes);
        KeyFactory factory = KeyFactory.getInstance("RSA");
        return factory.generatePrivate(spec);
    }
 
    /**
     * 根据密文，生存rsa公钥和私钥,并写入指定文件
     *
     * @param publicKeyFilename  公钥文件路径
     * @param privateKeyFilename 私钥文件路径
     * @param secret             生成密钥的密文
     */
    public static void generateKey(String publicKeyFilename, String privateKeyFilename, String secret, int keySize) throws Exception {
        KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
        SecureRandom secureRandom = new SecureRandom(secret.getBytes());
        keyPairGenerator.initialize(Math.max(keySize, DEFAULT_KEY_SIZE), secureRandom);
        KeyPair keyPair = keyPairGenerator.genKeyPair();
        // 获取公钥并写出
        byte[] publicKeyBytes = keyPair.getPublic().getEncoded();
        publicKeyBytes = Base64.getEncoder().encode(publicKeyBytes);
        writeFile(publicKeyFilename, publicKeyBytes);
        // 获取私钥并写出
        byte[] privateKeyBytes = keyPair.getPrivate().getEncoded();
        privateKeyBytes = Base64.getEncoder().encode(privateKeyBytes);
        writeFile(privateKeyFilename, privateKeyBytes);
    }
 
    private static byte[] readFile(String fileName) throws Exception {
        return Files.readAllBytes(new File(fileName).toPath());
    }
 
    private static void writeFile(String destPath, byte[] bytes) throws IOException {
        File dest = new File(destPath);
        if (!dest.exists()) {
            dest.createNewFile();
        }
        Files.write(dest.toPath(), bytes);
    }
}

4.2 JWT工具类

<dependency>
    <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
    <artifactId>jjwt-api</artifactId>
    <version>0.10.5</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
    <artifactId>jjwt-impl</artifactId>
    <version>0.10.5</version>
    <scope>runtime</scope>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
    <artifactId>jjwt-jackson</artifactId>
    <version>0.10.5</version>
    <scope>runtime</scope>
</dependency>

JWT中，会保存载荷数据，我们计划存储3部分：

• id：jwt的id

• 用户信息：用户数据，不确定，可以是任意类型

• 过期时间：Date

为了方便后期获取，我们定义一个类来封装

@Data
public class Payload<T> {
    private String id;
    private T info;
    private Date expiration;
}

封装用户信息类：UserInfo

@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class UserInfo {
    private Long id;//用户ID
    private String username;//用户名称
    private String role;//用户角色
}

JWT工具

public class JwtUtils {
 
    private static final String JWT_PAYLOAD_USER_KEY = "user";
 
    /**
     * 私钥加密token
     *
     * @param info   载荷中的数据
     * @param privateKey 私钥
     * @param expire     过期时间，单位分钟
     * @return JWT
     */
    public static String generateTokenExpireInMinutes(Object info, PrivateKey privateKey, int expire) {
        return Jwts.builder()
                //claim: 往Jwt的载荷存入数据
                .claim(JWT_PAYLOAD_USER_KEY, JsonUtils.toString(info))
                //往Jwt的载荷存入数据，设置固定id的key
                .setId(createJTI())
                //往Jwt的载荷存入数据，设置固定exp的key
                .setExpiration(DateTime.now().plusMinutes(expire).toDate())
                //设置token的签名
                .signWith(privateKey, SignatureAlgorithm.RS256)
                .compact();
    }
 
    /**
     * 私钥加密token
     *
     * @param info   载荷中的数据
     * @param privateKey 私钥
     * @param expire     过期时间，单位秒
     * @return JWT
     */
    public static String generateTokenExpireInSeconds(Object info, PrivateKey privateKey, int expire) {
        return Jwts.builder()
                .claim(JWT_PAYLOAD_USER_KEY, JsonUtils.toString(info))
                .setId(createJTI())
                .setExpiration(DateTime.now().plusSeconds(expire).toDate())
                .signWith(privateKey, SignatureAlgorithm.RS256)
                .compact();
    }
 
    /**
     * 公钥解析token
     *
     * @param token     用户请求中的token
     * @param publicKey 公钥
     * @return Jws<Claims>
     */
    private static Jws<Claims> parserToken(String token, PublicKey publicKey) {
        return Jwts.parser().setSigningKey(publicKey).parseClaimsJws(token);
    }
 
    private static String createJTI() {
        return new String(Base64.getEncoder().encode(UUID.randomUUID().toString().getBytes()));
    }
 
    /**
     * 获取token中的用户信息
     *
     * @param token     用户请求中的令牌
     * @param publicKey 公钥
     * @return 用户信息
     */
    public static <T> Payload<T> getInfoFromToken(String token, PublicKey publicKey, Class<T> userType) {
        Jws<Claims> claimsJws = parserToken(token, publicKey);
        Claims body = claimsJws.getBody();
        Payload<T> claims = new Payload<>();
        claims.setId(body.getId());
        claims.setInfo(JsonUtils.toBean(body.get(JWT_PAYLOAD_USER_KEY).toString(), userType));
        claims.setExpiration(body.getExpiration());
        return claims;
    }
 
    /**
     * 获取token中的载荷信息
     *
     * @param token     用户请求中的令牌
     * @param publicKey 公钥
     * @return 用户信息
     */
    public static <T> Payload<T> getInfoFromToken(String token, PublicKey publicKey) {
        Jws<Claims> claimsJws = parserToken(token, publicKey);
        Claims body = claimsJws.getBody();
        Payload<T> claims = new Payload<>();
        claims.setId(body.getId());
        claims.setExpiration(body.getExpiration());
        return claims;
    }
}