JWT原理讲解和案例演示

墨蓝 2022-03-26 09:28 320阅读 0赞

**JWT是什么**

JWT是json web token缩写。它将用户信息加密到token里，服务器不保存任何用户信息。服务器通过使用保存的密钥验证token的正确性，只要正确即通过验证。基于token的身份验证可以替代传统的cookie+session身份验证方法。

它定义了一种用于简洁，自包含的用于通信双方之间以 JSON 对象的形式安全传递信息的方法。JWT 可以使用 HMAC 算法或者是 RSA 的公钥密钥对进行签名。它具备两个特点：

简洁(Compact)：可以通过URL, POST 参数或者在 HTTP header 发送，因为数据量小，传输速度快

自包含(Self-contained)：负载中包含了所有用户所需要的信息，避免了多次查询数据库

JWT由三个部分组成：`header.payload.signature`

以下示例以[JWT官网][JWT]为例

header部分：

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

对应base64UrlEncode编码为：eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9

说明：该字段为json格式。alg字段指定了生成signature的算法，默认值为HS256，typ默认值为JWT

payload部分：

{
    
     "sub": "1234567890",
    
     "name": "John Doe",
    
     "iat": 1516239022
    
    }

对应base64UrlEncode编码为：eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiaWF0IjoxNTE2MjM5MDIyfQ

说明：该字段为json格式，表明用户身份的数据，可以自己自定义字段，很灵活。sub 面向的用户，name 姓名 ,iat 签发时间。例如可自定义示例如下：

{
    
      "iss": "admin",     //该JWT的签发者
    
      "iat": 1535967430,    //签发时间
    
      "exp": 1535974630,    //过期时间
    
      "nbf": 1535967430,     //该时间之前不接收处理该Token
    
      "sub": "www.admin.com",  //面向的用户
    
      "jti": "9f10e796726e332cec401c569969e13e"  //该Token唯一标识
    
    }

signature部分：

HMACSHA256(
    
     base64UrlEncode(header) + "." +
    
     base64UrlEncode(payload),
    
     123456
    
    )

对应的签名为：keH6T3x1z7mmhKL1T3r9sQdAxxdzB6siemGMr\_6ZOwU

最终得到的JWT的json为(header.payload.signature)：eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiaWF0IjoxNTE2MjM5MDIyfQ.keH6T3x1z7mmhKL1T3r9sQdAxxdzB6siemGMr\_6ZOwU  
说明：对header和payload进行base64UrlEncode编码后进行拼接。通过key（这里是123456）进行HS256算法签名。

**JWT使用流程**

*  初次登录：用户初次登录，输入用户名密码
 *  密码验证：服务器从数据库取出用户名和密码进行验证
 *  生成JWT：服务器端验证通过，根据从数据库返回的信息，以及预设规则，生成JWT
 *  返还JWT：服务器的HTTP RESPONSE中将JWT返还
 *  带JWT的请求：以后客户端发起请求，HTTP REQUEST
 *  HEADER中的Authorizatio字段都要有值，为JWT
 *  服务器验证JWT

**PHP如何实现JWT**

作者使用的是PHP 7.0.31，不废话，直接上代码，新建jwt.php，复制粘贴如下：

<?php
 
 class Jwt
 {
 //头部
 private static $header=array(
 'alg'=>'HS256', //生成signature的算法
 'typ'=>'JWT' //类型
 );
 
 //使用HMAC生成信息摘要时所使用的密钥
 private static $key='123456';
 /**
 * 获取jwt token
 * @param array $payload jwt载荷 格式如下非必须
 * [
 * 'iss'=>'jwt_admin', //该JWT的签发者
 * 'iat'=>time(), //签发时间
 * 'exp'=>time()+7200, //过期时间
 * 'nbf'=>time()+60, //该时间之前不接收处理该Token
 * 'sub'=>'www.admin.com', //面向的用户
 * 'jti'=>md5(uniqid('JWT').time()) //该Token唯一标识
 * ]
 * @return bool|string
 */
 public static function getToken( $payload)
 {
 if(is_array($payload))
 {
 $base64header=self::base64UrlEncode(json_encode(self::$header,JSON_UNESCAPED_UNICODE));
 $base64payload=self::base64UrlEncode(json_encode($payload,JSON_UNESCAPED_UNICODE));
 $token=$base64header.'.'.$base64payload.'.'.self::signature($base64header.'.'.$base64payload,self::$key,self::$header['alg']);
 return $token;
 }else{
 return false;
 }
 }
 
 
 /**
 * 验证token是否有效,默认验证exp,nbf,iat时间
 * @param string $Token 需要验证的token
 * @return bool|string
 */
 public static function verifyToken( $Token)
 {
 $tokens = explode('.', $Token);
 if (count($tokens) != 3)
 return false;
 
 list($base64header, $base64payload, $sign) = $tokens;
 
 //获取jwt算法
 $base64decodeheader = json_decode(self::base64UrlDecode($base64header), JSON_OBJECT_AS_ARRAY);
 if (empty($base64decodeheader['alg']))
 return false;
 
 //签名验证
 if (self::signature($base64header . '.' . $base64payload, self::$key, $base64decodeheader['alg']) !== $sign)
 return false;
 
 $payload = json_decode(self::base64UrlDecode($base64payload), JSON_OBJECT_AS_ARRAY);
 
 //签发时间大于当前服务器时间验证失败
 if (isset($payload['iat']) && $payload['iat'] > time())
 return false;
 
 //过期时间小宇当前服务器时间验证失败
 if (isset($payload['exp']) && $payload['exp'] < time())
 return false;
 
 //该nbf时间之前不接收处理该Token
 if (isset($payload['nbf']) && $payload['nbf'] > time())
 return false;
 
 return $payload;
 }
 
 
 
 
 /**
 * base64UrlEncode https://jwt.io/ 中base64UrlEncode编码实现
 * @param string $input 需要编码的字符串
 * @return string
 */
 private static function base64UrlEncode( $input)
 {
 return str_replace('=', '', strtr(base64_encode($input), '+/', '-_'));
 }
 
 /**
 * base64UrlEncode https://jwt.io/ 中base64UrlEncode解码实现
 * @param string $input 需要解码的字符串
 * @return bool|string
 */
 private static function base64UrlDecode( $input)
 {
 $remainder = strlen($input) % 4;
 if ($remainder) {
 $addlen = 4 - $remainder;
 $input .= str_repeat('=', $addlen);
 }
 return base64_decode(strtr($input, '-_', '+/'));
 }
 
 /**
 * HMACSHA256签名 https://jwt.io/ 中HMACSHA256签名实现
 * @param string $input 为base64UrlEncode(header).".".base64UrlEncode(payload)
 * @param string $key
 * @param string $alg 算法方式
 * @return mixed
 */
 private static function signature( $input, $key, $alg)
 {
 $alg = 'HS256';
 $alg_config=array(
 'HS256'=>'sha256'
 );
 return self::base64UrlEncode(hash_hmac($alg_config[$alg], $input, $key,true));
 }
 }
 
 //测试和官网是否匹配begin
 $payload=array('sub'=>'1234567890','name'=>'John Doe','iat'=>1516239022);
 $jwt=new Jwt;
 $token=$jwt->getToken($payload);
 echo "<pre>";
 echo $token;
 
 //对token进行验证签名
 $getPayload=$jwt->verifyToken($token);
 echo " ";
 var_dump($getPayload);
 echo " ";
 //测试和官网是否匹配end
 
 
 //自己使用测试begin
 $payload_test=array('iss'=>'admin','iat'=>time(),'exp'=>time()+7200,'nbf'=>time(),'sub'=>'www.admin.com','jti'=>md5(uniqid('JWT').time()));;
 $token_test=Jwt::getToken($payload_test);
 echo "<pre>";
 echo $token_test;
 
 //对token进行验证签名
 $getPayload_test=Jwt::verifyToken($token_test);
 echo " ";
 var_dump($getPayload_test);
 echo " ";
 //自己使用时候end

另有开源代码可整合使用：

[https://blog.csdn.net/HobHunter/article/details/78524922][https_blog.csdn.net_HobHunter_article_details_78524922]

[JWT]: https://jwt.io/
[https_blog.csdn.net_HobHunter_article_details_78524922]: https://blog.csdn.net/HobHunter/article/details/78524922