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杂七杂八之基于JSON Web Token (JWT) 进行API认证和鉴权（Java版）

在现代Web应用和API开发中，JSON Web Token (JWT) 是一种广泛使用的认证和鉴权机制。JWT不仅简化了认证流程，还提供了安全的令牌传递方式，使得跨域认证变得更加容易。本文将详细介绍如何使用JWT进行API认证和鉴权，并提供一个简单的示例。

什么是JSON Web Token (JWT)?

JSON Web Token (JWT) 是一种开放标准 (RFC 7519)，用于在网络应用之间安全地传输信息。JWT是一个紧凑的、URL安全的字符串，可以包含声明（claims），这些声明用于传输关于实体（通常是用户）的信息。JWT通常由三部分组成：

1. Header：包含令牌的类型（即JWT）和所使用的签名算法（如HMAC SHA256或RSA）。
2. Payload：包含声明，即关于实体的信息。声明可以分为注册声明、公有声明和私有声明。
3. Signature：用于验证消息的完整性和确保消息来自可信方。
   一个典型的JWT可能如下所示：

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiaWF0IjoxNTE2MjM5MDIyfQ.SflKxwRJSMeKKF2QT4fwpMeJf36POk6yJV_adQssw5c

JWT的工作原理

1. 生成JWT：
   ● 用户通过用户名和密码进行登录。
   ● 服务器验证用户身份后，生成一个JWT。
   ● 服务器将JWT返回给客户端。
2. 使用JWT：
   ● 客户端在每次请求中将JWT放在请求头的Authorization字段中，格式为Bearer 。
   ● 服务器接收到请求后，解析JWT并验证其签名。
   ● 服务器根据JWT中的信息进行鉴权，决定是否允许请求。

使用JWT进行API认证和鉴权

第一步：我们首先使用maven引入相关包

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/io.jsonwebtoken/jjwt -->
<dependency><groupId>io.jsonwebtoken</groupId><artifactId>jjwt</artifactId><version>0.9.1</version>
</dependency>

第二步：我们编写类AuthService，目的是生成对应的token信息

/*** @author Sam Zhang* @date 2024-11-09 08:54:54* @since 0.0.1* 注释：登录用户生成token信息*/
import io.jsonwebtoken.Jwts;
import io.jsonwebtoken.SignatureAlgorithm;import java.util.Date;public class AuthService {private static final String SECRET_KEY = "analysis_service";private static final long EXPIRATION_TIME = 86400000; // 1 day in milliseconds:86400000/**** @author Sam Zhang* @date 2024/11/9 9:00* @Description: 验证用户名密码，并且进行token生成* @param: username:目前写死用户名密码* @param: password:目前写死用户名密码* @return * @return java.lang.String*/public String login(String username, String password) {// 这里验证用户名和密码// 验证成功后生成Tokenif(username.equals("authUser") && password.equals("authPasswd")){return generateToken(username);}else{return "username or password is incorrect";}}/*** @author Sam Zhang* @date 2024/11/9 9:04* @Description: 生成token* @param: username：通过用户名生成token* @return * @return java.lang.String*/private String generateToken(String username) {return Jwts.builder().setSubject(username).setIssuedAt(new Date()).setExpiration(new Date(System.currentTimeMillis() + EXPIRATION_TIME)).signWith(SignatureAlgorithm.HS256, SECRET_KEY).compact();}
}

第三步：我们编写类TokenService，对生成的token进行后续校验使用

/*** @author Sam Zhang* @date 2024-11-09 09:03:49* @since 0.0.1* 注释：验证Token的合法性*/
import io.jsonwebtoken.Claims;
import io.jsonwebtoken.Jwts;public class TokenService {private static final String SECRET_KEY = "analysis_service";/**** @author Sam Zhang* @date 2024/11/9 9:16* @Description: 检查token是否还有效* @param: token：获取的token值* @return * @return boolean*/public boolean isTokenValid(String token) {if (token != null && token.startsWith("Bearer:[\"")) {token = token.substring(9,token.length()-2);try {// 解析Token并验证Jwts.parser().setSigningKey(SECRET_KEY).parseClaimsJws(token);return true; // 验证通过} catch (Exception e) {return false; // 验证失败}}else {return false; // 验证失败}}public String getUsernameFromToken(String token) {Claims claims = Jwts.parser().setSigningKey(SECRET_KEY).parseClaimsJws(token).getBody();return claims.getSubject();}
}

第四步：对外暴露接口，我们使用SpringBoot框架进行实现，在controller层新建类AuthService，我们提供如下对外接口

import cn.hutool.json.JSONObject;
import io.swagger.annotations.ApiImplicitParam;
import io.swagger.annotations.ApiImplicitParams;
import io.swagger.annotations.ApiOperation;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.PostMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestBody;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;/*** @author Sam Zhang* @date 2024-11-09 09:18:33* @since 0.0.1* 注释：鉴权相关服务*/@RestController
public class AuthService {@AutowiredGenerateAuthlmpl generateAuthlmpl;@ApiOperation(value = "使用用户名密码进行鉴权以获得token信息", notes = "使用用户名密码进行鉴权以获得token信息")@ApiImplicitParams({@ApiImplicitParam(name = "jsonObject", value = "后续接口调用都需要鉴权",required=true,paramType = "body")})@PostMapping(value = "/gettoken",produces = "application/json;charset=UTF-8")public JSONObject getToken(@RequestBody JSONObject jsonObject) {JSONObject result = new JSONObject();CheckRequestBody checkRequestBody = new CheckRequestBody();boolean b = checkRequestBody.checkGetToken(jsonObject);if(!b){result.append("result",GETTOKENMISSBODY);result.append("msg","请检查请求body是否缺少对应字段");return result;}//检查没有问题以后，获取对应的字段信息String username = jsonObject.getStr("username");String password = jsonObject.getStr("password");//数据处理后传给后端进行token生成LoginInfos loginInfos = new LoginInfos();loginInfos.setUsername(username);loginInfos.setPassword(password);result = generateAuthlmpl.generateAuth(loginInfos);//返回结果return result;}}

第五步：当我们需要获取对应token以后，我们需要对后续的接口进行接口验证，我们其他接口的示例如下

import cn.hutool.json.JSONObject;
import io.swagger.annotations.ApiImplicitParam;
import io.swagger.annotations.ApiImplicitParams;
import io.swagger.annotations.ApiOperation;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.PostMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestBody;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestHeader;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;import java.util.List;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;/*** @author Sam Zhang(27988)* @date 2024-11-06 10:51:40* @since 0.0.1* 注释：文件处理相关接口*/@RestController
public class DealWithFiles {private final Logger log = LoggerFactory.getLogger(this.getClass());ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(1);@AutowiredDownLoadLogslmpl downLoadLogslmpl;@ApiOperation(value = "下载日志并且进行分析", notes = "下载日志并且进行分析")@ApiImplicitParams({@ApiImplicitParam(name = "Authorization", value = "获取的token信息",required=true,paramType = "header"),@ApiImplicitParam(name = "jsonObject", value = "分析接口请求内容",required=true,paramType = "body")})@PostMapping(value = "/analysis",produces = "application/json;charset=UTF-8")public JSONObject analysisLogs(@RequestHeader("Authorization") String authHeader, @RequestBody JSONObject jsonObject) {JSONObject result = new JSONObject();//校验消息头TokenService tokenService = new TokenService();boolean tokenValid = tokenService.isTokenValid(authHeader);if(!tokenValid){result.append("result",UNAUTH);result.append("msg","鉴权校验失败，请检查");return result;}//后续代码省略}
}

接口验证

鉴权接口

1. 接口名称：/gettoken
2. 接口方法：post
3. 消息头：Content-Type:application/json;charset=UTF-8
4. 编码：UTF-8
5. 请求消息体格式：Json格式

{"username": "XXX","password": "XXX"
}

● username：鉴权用户名，当前只有这么1个。
● password：鉴权密码，当前只有这么1个。
6. 响应消息体格式：Json格式

{"msg": ["token生成成功"],"token": ["eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJzdWIiOiJhdXRoVXNlciIsImlhdCI6MTczMTMwMzMzMywiZXhwIjoxNzMxMzg5NzMzfQ.DlxEJjQpITT_y_5W_lZS67hVJ1PTHQdMI7De1mQKH04"],"result": [100],"username": ["XXX"]
}

● msg：返回的消息格式。
● token：返回的token信息。
● result：返回的结果码，100表示请求成功。
● username：对应用户鉴权。

需要被验证接口

8. 接口名称：/analysis
9. 接口方法：post
10. 消息头：
    ● Content-Type:application/json;charset=UTF-8
    ● Authorization: Bearer:[“token信息”]，样例：Authorization: Bearer:[“eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJzdWIiOiJhdXRoVXNlciIsImlhdCI6MTczMTMwMzMzMywiZXhwIjoxNzMxMzg5NzMzfQ.DlxEJjQpITT_y_5W_lZS67hVJ1PTHQdMI7De1mQKH04”]
    ● 消息头如果验证不通过，则会有如下结果返回

{"msg":["鉴权校验失败，请检查"],"result":[104]
}

至此，我们基于JSON Web Token (JWT)的鉴权完成。