如何用JWT实现无状态登录和鉴权

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作者:赐我白日梦

cnblogs.com/ZhuChangwu/p/11345098.html

无状态登录原理

先提一下啥是有状态登录

单台tomcat的情况下,编码的流程如下:

  1. 前端提交表单里用户的输入的账号密码

  2. 后台接受,查数据库,

  3. 在数据库中找到用户的信息后,把用户的信息存放到session里面,返回给用户cookie

  4. 以后用户的请求都会自动携带着cookie去访问后台,后台根据用户的cookie辨识用户的身份

但是有缺点

  • 如果有千千万的用户都往session里面存放信息,

  • session很难跨服务器,也就是说,用户每次请求,都必须访问同一台tomcat,新的tomcat不认识用户的cookie

无状态登录

  • 对于服务端,不再保存任何用户的信息,对于他们来说,所有的用户地位平等

  • 对于用户,他们需要自己携带着信息去访问服务端,携带的信息可以被所有服务端辨认,所以,对于用户,所有的服务地位平等

具体如何实现呢?

  1. 用户登录,服务端返回给用户的个人信息+token令牌

  2. 前端为了自己使用方便,将用户的个人信息缓存进浏览器(因为后端只是给了他一个token)

  3. 用户携带自己的token去访问服务端

  4. 认证通过,把用户请求的数据返回给客户端

  5. 以后不论用户请求哪个微服务,都携带着token

  6. 微服务对token进行解密,判断他是否有效

如何用JWT实现无状态登录和鉴权

JWT(Json Web Token)生成规则

整个登录.授权.鉴权的过程token的安全性至关重要,而JWT就是一门有关于如何生成一个不可仿造的token的规范

他是JSON风格轻量级的授权和身份认证规范,可实现无状态、分布式的Web应用授权,而且它不是技术,和语言无关,java有对这个规范的实现 叫做 jjwt。

jjwt的github项目
https://github.com/jwtk/jjwt

如何用JWT实现无状态登录和鉴权

由JWT算法得到的token格式如上图,由头部,载荷,签名三部分组成

头部

由两部分组成,alg表示使用的加密算法 typ表示使用的token的类型

载荷

存放用户相关的信息

// 下面是它已经定义好的载荷部分key,也允许我们自定义载荷部分key
iss: jwt签发者
sub: jwt所面向的用户
aud: 接收jwt的一方
exp: jwt的过期时间,这个过期时间必须要大于签发时间
nbf: 定义在什么时间之前,该jwt都是不可用的.
iat: jwt的签发时间
jti: jwt的唯一身份标识,主要用来作为一次性token,从而回避重放攻击。

第三步分的签名是由 头+载荷+盐 三部分加密组成

从图可以看出,头部和载荷被串改后,生成的编码会发生改变,因此保证了token的安全 ,还有,载荷部分可解密,因此不要往里面放入敏感的信息(比如密码 )

只要密钥不泄露,别人就无法伪造任何信息

jwt的交互过程

如何用JWT实现无状态登录和鉴权

RSA非对称加密算算法

由美国麻 省理工 学院三 位学者 Riv est、Sh amir 及Adleman 研 究发 展出 一套 可实 际使用 的公 开金 钥密 码系 统,那就是 RSA(Rivest-Shamir-Adleman)密码系统

jwt(是一种非对称加密算法) JWT不一定非要搭配RSA算法,但是拥有RSA算法公钥私钥的特性,会使我们的业务逻辑变的简单,做到校验变少

对称加密,如AES(Advanced Encryption Standard) 高级加密标准

  • 基本原理:将明文分成N个组,然后使用密钥对各个组进行加密,形成各自的密文,最后把所有的分组密文进行合并,形成最终的密文。

  • 优势:算法公开、计算量小、加密速度快、加密效率高

  • 缺陷:双方都使用同样密钥,安全性得不到保证

非对称加密,如RSA

  • 基本原理:同时生成两把密钥:私钥和公钥,私钥隐秘保存,公钥可以下发给信任客户端

  • 私钥加密,持有私钥或公钥才可以解密

  • 公钥加密,持有私钥才可解密

  • 优点:安全,难以破解

  • 缺点:算法比较耗时

不可逆加密,如MD5,SHA

使用JJWT实现JWT

JJWT(java json web token)

<dependency>
    <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
    <artifactId>jjwt</artifactId>
    <version>0.9.0</version>
</dependency>

创建jwt令牌

token最终会颁发给前端,这时候就得去和前端的哥们商量它想要什么信息

// 生成令牌,主要是用它生成载荷
JwtBuilder builder = Jwts.builder()
        // 设置头部,使用hs256加密, + key,也就是盐
        .signWith(SignatureAlgorithm.HS256,"changwu")
        // 添加载荷
        .setId("666"// 用户id
        .setSubject("张三"// 用户名
        .setExpiration(new Date(new Date().getTime()+60*1000)) // 过期时间
        .setIssuedAt(new Date())// 登录时间
        // 添加自定义的键值对
        .claim("role","admin");
System.out.println(builder.compact());

经过它处理的token长这个样子, 三部组成

XXX.YYY.ZZZ

解析token

能成功解析出结果的前提是两次的盐是一样的才行

Claims map = Jwts.parser().setSigningKey("changwu")
        .parseClaimsJws("eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJqdGkiOiI2NjYiLCJzdWIiOiLlvKDkuIkiLCJleHAiOjE1NjU2MTg1MjUsImlhdCI6MTU2NTYxODQ2NSwicm9sZSI6ImFkbWluIn0.GDVfLq-ehSnMCRoxVcziXkirjOg34SUUPBK5vAEHu80")
        .getBody();

System.out.println("用户id" + map.getId());
System.out.println("用户名" + map.getSubject());
System.out.println("token过期时间" + new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss").format(map.getExpiration()));
System.out.println("用户登录时间" + new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss").format(map.getIssuedAt()));
System.out.println("用户的角色是:"+map.get("role"));

拦截器

注意哦,使用的是SpringMvc的拦截器,而不是Servlet的过滤器。扩展:SpringBoot实现过滤器、拦截器与切片

拦截器的体系架构

如何用JWT实现无状态登录和鉴权

在拦截器的体系中,我们常用的是上面的来两个

HandlerInterceptor是顶级接口如下:

如何用JWT实现无状态登录和鉴权

虽然是接口, 但是拥有jdk8的特性,是默认的方法,所以允许我们挑选它的部分方法实现而不会报错

  • prehandler: 请求到达控制器之间被回调,可以在这里进行设置编码,安全控制,权限校验, 一般全部返回ture,表示放行

  • postHandler: 控制器处理请求之后生成了ModelAndView,但是未进行渲染,提供了修改ModelAndView的机会

  • afterCompletion: 返回给用户ModelAndView之后执行, 用于收尾工作

第二个是HandlerInterceptorAdapter如下图

如何用JWT实现无状态登录和鉴权

这个适配器方法全是空实现,同样可以满足我们的需求,但是它同时实现了AsyncHandlerInterceptor,拥有了一个新的方法,afterConcrruentHandingStarted(request,response,handler)

这个方法会在Controller方法异步执行时开始执行, 而Interceptor的postHandle方法则是需要等到Controller的异步执行完才能执行

编码实现

其实到这里改如何做已经清晰明了

用户登录,授权

授权的很简单

  1. 用户发送登录请求提交form表单

  2. 后端根据用户名密码查询用户的信息

  3. 把用户的信息封装进jwt的载荷部分

  4. 返回给前端token

用户再次请求,鉴权

后台会有很多方法需要指定权限的人才能访问, 所谓鉴定权限,其实就是把前端放在请求头中的token信息解析出来,如果解析成功了,说明用户的合法的,否则就提示前端用户没有权限。扩展阅读:前后端分离模式下的权限设计方案

把token从请求头中解析出来的过程,其实是在大量的重复性工作,所以我们放在拦截器中实现

使用拦截器两步走

第一步,继承HandlerInterAdapter,选择重写它的方法

  • 设计的逻辑,这个方法肯定要返回true, 因为后台的方法中肯定存在大量的不需要任何权限就能访问的方法

  • 所以这个方法的作用就是,解析出请求头中的用户的权限信息,重新放回到request中,

  • 这样每个需要进行权限验证的请求,就不需要再进行解析请求头,而是直接使用当前回调方法的处理结果

@Component
public class RequestInterceptor extends HandlerInterceptorAdapter {

@Autowired
JwtUtil jwtUtil;

// 在请求进入处理器之前回调这个方法
@Override
public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {
    // 获取请求头
String header = request.getHeader("Authorization");
// 请求头不为空进行解析
if (StringUtils.isNotBlank(header)) {
    // 按照我们和前端约定的格式进行处理
    if (header.startsWith("Bearer ")){
        // 得到令牌
        String token = header.substring(7);
        // 验证令牌
        try// 令牌的解析这里一定的try起来,因为它解析错误的令牌时,会报错
            // 当然你也可以在自定义的jwtUtil中把异常 try起来,这里就不用写了
            Claims claims = jwtUtil.parseJWT(token);
            String roles =(String) claims.get("roles");
            System.err.println("roles=="+roles);
            if (roles!=null&&"admin".equals(roles)){
                request.setAttribute("role_admin",token);
            }
            if (roles!=null&&"user".equals(roles)){
                request.setAttribute("role_user",token);
            }
        }catch (Exception e){
            throw new RuntimeException("令牌不存在");
        }
    }
}
    return true;
}
}

这样 控制器中的方法需要进行权限验证时,就免去了解析的麻烦,直接从request中获取即可

第二步,将拦截器注册进容器

@Configuration
public class InterceptorConfig extends WebMvcConfigurationSupport {

@Autowired
RequestInterceptor requestInterceptor;

// 注册拦截器
protected void addInterceptors(InterceptorRegistry registry) {
    registry.addInterceptor(requestInterceptor)
            .addPathPatterns("/**")
            .excludePathPatterns("/user/login/**");
}
}

END

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