如何支持JWT签名验证的密钥轮换？

JWT（JSON Web Token）是一种用于在网络应用之间安全传输信息的开放标准。JWT由三部分组成：头部（Header）、载荷（Payload）和签名（Signature）。签名是使用密钥生成的，用于验证JWT的真实性。

密钥轮换是一种提高系统安全性的方法，它定期更换用于JWT签名验证的密钥。下面是如何支持JWT签名验证的密钥轮换的解决方法，包含代码示例：

1. 创建一个密钥管理器（Key Manager）类，用于生成和管理密钥。该类可以包含以下方法：

import java.security.Key;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.util.Date;

public class KeyManager {
    
    private KeyPair keyPair;
    
    public KeyManager() {
        generateKeyPair();
    }
    
    public Key getPublicKey() {
        return keyPair.getPublic();
    }
    
    public Key getPrivateKey() {
        return keyPair.getPrivate();
    }
    
    public void generateKeyPair() {
        try {
            KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
            keyPairGenerator.initialize(2048);
            keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    
    public boolean isExpired(Date expiryDate) {
        Date currentDate = new Date();
        return currentDate.after(expiryDate);
    }
}

2. 创建一个JWT工具类，用于生成和验证JWT。该类可以包含以下方法：

import io.jsonwebtoken.Claims;
import io.jsonwebtoken.Jws;
import io.jsonwebtoken.Jwts;
import io.jsonwebtoken.SignatureAlgorithm;

import java.security.Key;
import java.util.Date;

public class JwtUtil {
    
    private KeyManager keyManager;
    
    public JwtUtil(KeyManager keyManager) {
        this.keyManager = keyManager;
    }
    
    public String generateJwt(String subject, Date expiryDate) {
        return Jwts.builder()
                .setSubject(subject)
                .setExpiration(expiryDate)
                .signWith(SignatureAlgorithm.RS256, keyManager.getPrivateKey())
                .compact();
    }
    
    public boolean validateJwt(String jwt) {
        try {
            Jws<Claims> claims = Jwts.parserBuilder()
                    .setSigningKey(keyManager.getPublicKey())
                    .build()
                    .parseClaimsJws(jwt);
            return !keyManager.isExpired(claims.getBody().getExpiration());
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return false;
        }
    }
}

3. 在应用程序中使用上述类：

import java.util.Date;

public class Application {
    
    private KeyManager keyManager;
    private JwtUtil jwtUtil;
    
    public Application() {
        keyManager = new KeyManager();
        jwtUtil = new JwtUtil(keyManager);
    }
    
    public void generateAndValidateJwt() {
        // 生成JWT
        String jwt = jwtUtil.generateJwt("user123", new Date(System.currentTimeMillis() + 3600000)); // 设置过期时间为1小时
        
        // 验证JWT
        boolean isValid = jwtUtil.validateJwt(jwt);
        
        if (isValid) {
            System.out.println("JWT is valid");
        } else {
            System.out.println("JWT is not valid");
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        Application application = new Application();
        application.generateAndValidateJwt();
    }
}

上述代码示例中，KeyManager类用于生成RSA密钥对，并提供了获取公钥和私钥的方法。JwtUtil类用于生成和验证JWT，其中验证JWT时会使用公钥进行验证，并检查JWT是否过期。Application类用于演示如何生成和验证JWT。

请注意，实际应用中，密钥应该定期更换，并存储在安全的地方，例如密钥管理系统中。此外，还需要适当配置和保护JWT，以及处理其他JWT相关的事务，例如刷新令牌等。