JWT (JSON Web Token) 可以用於儲存不敏感的訊息來讓 client 和 server 端做溝通，
其支援不同的簽名加密演算法，例如對稱加密的
HS256 或 非對稱加密的 RS256 等，
在這篇文章裡，我記錄了一下使用了 RS256
的 JWT 驗證過程。
RS256 結合了 RSASSA-PKCS1-v1_5 和 SHA-256，
RSASSA-PKCS1-v1_5
是一種非對稱加密演算法、
而 SHA-256 是一種雜湊演算法，參考 Digital Signature with RSASSA-PKCS1-v1_5。
RS256 跟 HS256 不同的地方是，RS256使用了非對稱加密的RSA演算法，所以擁有一對
Public
Key (公鑰) 和 Private Key (私錀)，而 HS256 只有一把鑰匙。
在安全上，HS256
需要發佈方(例如提供 API 的 server 端)和驗證方(例如呼叫 API 的 client
端)都要擁有同一把錀匙，如果這把錀匙流露出去讓不法的第三方得知，
第三方將可使用這把錀匙偽造出假訊息的
JWT token 讓 server, client 端無法查覺。
跟只使用了一個密碼的 HS256 不同，RS256 使用了一對公錀與密錀，
提供 API 的
server 方可以以不公開的密錀對 JWT 做加密雜溱演算，
client 端及 server 端都可以用 server
公開出來的公錀來驗證 JWT 的合法性，能確認 JWT 確實為
server
端所發出且沒有被遭到竄改
Note:
https://jwt.io/ 是一個提供線上 JWT token
產生、驗證範例的網站，想要做測試時還蠻好用的，其也提供了不同的簽名演算法可供選擇。
在這篇文中，我示範了：
- 如何產生 RSA 的公錀及私錀。
- 如何使用 RSA 的私錀進行 RS256 JWT 的簽發。
- 如何使用 RSA 的公錀進行 RS256 JWT 的驗證。
首先是有用到的 library dependency,
pom.xml：
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd"> <modelVersion>4.0.0</modelVersion> <groupId>test</groupId> <artifactId>jwtTest</artifactId> <version>0.0.1-SNAPSHOT</version> <dependencies> <!-- https://mvnrepository.com/artifact/javax.xml.bind/jaxb-api --> <dependency> <groupId>javax.xml.bind</groupId> <artifactId>jaxb-api</artifactId> <version>2.3.0</version> </dependency> <!-- https://mvnrepository.com/artifact/io.jsonwebtoken/jjwt --> <dependency> <groupId>io.jsonwebtoken</groupId> <artifactId>jjwt</artifactId> <version>0.9.1</version> </dependency> </dependencies> </project>
JwtTest.java：
package main;
import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.security.KeyFactory;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;
import java.security.SecureRandom;
import java.security.spec.InvalidKeySpecException;
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Base64;
import io.jsonwebtoken.Claims;
import io.jsonwebtoken.Jws;
import io.jsonwebtoken.Jwts;
import io.jsonwebtoken.SignatureAlgorithm;
import io.jsonwebtoken.impl.DefaultClaims;
public class JwtTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
KeyPair keyPair = generateRsaKeyPair();
String publicKeyStr = "-----BEGIN PUBLIC KEY-----" + new String(Base64.getEncoder().encode(keyPair.getPublic().getEncoded()), "UTF-8") + "-----END PUBLIC KEY-----";
String privateKeyStr = "-----BEGIN PRIVATE KEY-----" + new String(Base64.getEncoder().encode(keyPair.getPrivate().getEncoded()), "UTF-8") + "-----END PRIVATE KEY-----";
System.out.println("Public Key: " + publicKeyStr);
System.out.println("Private Key: " + privateKeyStr);
String someProperyValue = "someName";
SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
Claims claims = new DefaultClaims();
claims.setIssuer("issuer")
.setSubject("test")
.setExpiration(sdf.parse("2200-01-01"))
.put("name", someProperyValue);
String generatedRsaJwt = generateRsaJwt(claims, privateKeyStr);
Claims parsedClaims = parseRsaJwt(generatedRsaJwt, publicKeyStr);
System.out.println("JWT Token: " + generatedRsaJwt);
//verify content
System.out.println(someProperyValue.equals(parsedClaims.get("name", String.class))); //true
}
static String generateRsaJwt(Claims claims, String privateKeyStr) throws InvalidKeySpecException, UnsupportedEncodingException, NoSuchAlgorithmException {
String generatedRsaJwt = null;
privateKeyStr = privateKeyStr.replace("-----BEGIN PRIVATE KEY-----", "");
privateKeyStr = privateKeyStr.replace("-----END PRIVATE KEY-----", "");
privateKeyStr = privateKeyStr.replaceAll("\r\n", "");
privateKeyStr = privateKeyStr.replaceAll("\\s+", "");
PKCS8EncodedKeySpec keySpec_private = new PKCS8EncodedKeySpec(Base64.getDecoder().decode(privateKeyStr.getBytes("UTF-8")));
KeyFactory keyFactory_private = KeyFactory.getInstance("RSA");
PrivateKey privateKey = keyFactory_private.generatePrivate(keySpec_private);
generatedRsaJwt = Jwts.builder()
.setHeaderParam("typ", "JWT")
.setClaims(claims)
.signWith(SignatureAlgorithm.RS256, privateKey)
.compact();
return generatedRsaJwt;
}
static Claims parseRsaJwt(String jwtToParse, String publicKeyStr) throws NoSuchAlgorithmException, InvalidKeySpecException, UnsupportedEncodingException {
Claims parsedRsaJwtClaims = null;
publicKeyStr = publicKeyStr.replace("-----BEGIN PUBLIC KEY-----", "");
publicKeyStr = publicKeyStr.replace("-----END PUBLIC KEY-----", "");
publicKeyStr = publicKeyStr.replaceAll("\r\n", "");
publicKeyStr = publicKeyStr.replaceAll("\\s+", "");
X509EncodedKeySpec keySpec_public = new X509EncodedKeySpec(Base64.getDecoder().decode(publicKeyStr.getBytes("UTF-8")));
KeyFactory keyFactory_public = KeyFactory.getInstance("RSA");
PublicKey publicKey_public = keyFactory_public.generatePublic(keySpec_public);
Jws<Claims> jws = Jwts.parser()
.setSigningKey(publicKey_public)
.parseClaimsJws(jwtToParse);
parsedRsaJwtClaims = jws.getBody();
return parsedRsaJwtClaims;
}
static KeyPair generateRsaKeyPair() throws NoSuchAlgorithmException, UnsupportedEncodingException {
KeyPair keyPair = null;
SecureRandom secureRandom = new SecureRandom();
secureRandom.setSeed("test".getBytes("UTF-8"));
KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
keyPairGenerator.initialize(2048, secureRandom); // secureRandom is not necessary,
// you can also use keyPairGenerator.initialize(2048); for random seed
// note: if use same seed for secureRandom, will get same public key and private key.
keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
return keyPair;
}
}
說明：
- generateRsaKeyPair() 會產生一對 RSA Public Key 及 Private Key，SecureRandom 並非必須，只是做個示範，要注意的是 SecureRandom 如果給予一樣的種子 (Seed) ，可能會造成每次產生出一樣的公錀及密錀 (但也有可能不會，看SecureRandom、KeyGenerator 等底層演算法而定)。
- generateRsaJwt() 使用私錀為 JWT 做簽章，parseRsaJwt() 使用公錀對 JWT 做驗證，如果有驗證問題的話，例如有人用了另一個錯吳的私錀 (真正的私錀不可流露出去，理論上其他第三方應無法知道真正的私錀) 做假訊息的簽章，在用公錀驗證時就會出現驗證錯的訊息：
Exception in thread "main" io.jsonwebtoken.SignatureException: JWT signature does not match locally computed signature. JWT validity cannot be asserted and should not be trusted.
參考資料：
