使用RSA公私钥实现JWT令牌的签名和验签
1、什么是JWT令牌
JWT基本概念可从JWT网站获取，该网站提供了在线DEBUG的功能，对于初次学习JWT的同学来说非常的友好，同时还将各种语言支持JWT的库提供了列表查阅，方便大家获取不同语言的第三方库进行学习和开发。如果你已经对JWT非常的熟悉并且有过JWT开发经验，你还可以阅读RFC7519 JSON Web Token规范进一步学习。
2、什么是RSA
RSA是公开密钥密码学体系中的非对称加密算法，详细信息可以阅读维基百科RSA或者阅读更专业的密码学书籍，本文不是讲解RSA的文章，所以我们在这里就不过多讲解RSA的知识。
3、使用RSA对JWT令牌签名和验证
私钥用于签名令牌，公钥用于验证令牌是否为私钥所签名。私钥由令牌生成者持有，验证令牌的组件可获得对应的公钥。
3.1 公私钥生成和存储
在这里我们讲解两种生成公私钥的方法：使用Java中的KeyPairGenerator生成，使用openssl命令
3.1.1 使用KeyPairGenerator生成公私钥
KeyPairGenerator generator = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
generator.initialize(2048);
KeyPair keyPair = generator.generateKeyPair();
PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();
PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();
其中KeyPairGenerator的构造函数支持配置多种参数，包括keysize、SecureRandom和AlgorithmParameterSpec，可根据安全要求和实际需要进行配置。
使用代码生成RSA公私钥对非常的简单，但是我们需要能够将RSA公私钥对存储并且将公钥分发给需要的组件这样才能实现RSA的作用。PrivateKey和PublicKey都提供了getEncoded()方法获取按照格式编码后的内容，将key的内容存到文件中。
String path = "private_key.der";
Files.write(new File(path).toPath(), keyPair.getPrivate().getEncoded());
String publicPath = "public_key2.der";
Files.write(new File(publicPath).toPath(), keyPair.getPublic().getEncoded());
3.1.2 使用openssl命令生成RSA公私钥
生产pem格式私钥：
openssl genrsa -out private_key.pem 3072
将pem格式私钥转换为der格式
openssl pkcs8 -topk8 -inform PEM -outform DER -in private_key.pem -out private_key.der -nocrypt
生成公钥
openssl rsa -in private_key.pem -pubout -outform DER -out public_key.der
3.2 读取RSA公私钥
3.1中生成的公私钥已经存储到了文件，我们首先需要读取公私钥内容生成java中的PrivateKey和PublicKey，这样才能进行JWT令牌的签名和验签。
3.2.1 读取私钥：
私钥的编码格式为：PKCS#8
private static PrivateKey getPrivateKey() {
String privateKeyName = "private_key2.der";
try {
byte[] content = Files.readAllBytes(new File(privateKeyName).toPath());
PKCS8EncodedKeySpec keySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(content);
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");
return keyFactory.generatePrivate(keySpec);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
3.2.2 读取公钥
公钥的编码格式为：X.509
private static PublicKey getPublicKey() {
String publicKeyName = "public_key2.der";
try {
byte[] keyBytes = Files.readAllBytes(new File(publicKeyName).toPath());
X509EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(keyBytes);
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");
return keyFactory.generatePublic(keySpec);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
3.3 生成JWT令牌
本文使用jjwt开源组件来生成JWT令牌
PrivateKey privateKey = getPrivateKey();
Map<String, String> claims = new HashMap<>();
claims.put("user", "chen tong");
String token = Jwts.builder()
.setClaims(claims)
.signWith(privateKey)
.compact();
3.4 验签JWT令牌
PublicKey publicKey = getPublicKey();
Claims claims1 = Jwts.parserBuilder()
.setSigningKey(publicKey)
.build().parseClaimsJws(token).getBody();
如果签名错误，程序将会抛出SignatureException异常。
