如何用SpringBoot集成JWT实现token验证及token注…

2020-05-13 16:09:04来源:博客园 阅读 ()

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如何用SpringBoot集成JWT实现token验证及token注销?一招教会你

什么是 JWT

Json web token (JWT), 是为了在网络应用环境间传递声明而执行的一种基于 JSON 的开放标准((RFC 7519). 定义了一种简洁的,自包含的方法用于通信双方之间以 JSON 对象的形式安全的传递信息。因为数字签名的存在,这些信息是可信的,JWT 可以使用 HMAC 算法或者是 RSA 的公私秘钥对进行签名。

JWT 请求流程

 

图片.png  

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1. 用户使用账号和面发出 post 请求;
2. 服务器使用私钥创建一个 jwt;
3. 服务器返回这个 jwt 给浏览器;
4. 浏览器将该 jwt 串在请求头中像服务器发送请求;
5. 服务器验证该 jwt;
6. 返回响应的资源给浏览器。

JWT 的主要应用场景

身份认证在这种场景下,一旦用户完成了登陆,在接下来的每个请求中包含 JWT,可以用来验证用户身份以及对路由,服务和资源的访问权限进行验证。由于它的开销非常小,可以轻松的在不同域名的系统中传递,所有目前在单点登录(SSO)中比较广泛的使用了该技术。 信息交换在通信的双方之间使用 JWT 对数据进行编码是一种非常安全的方式,由于它的信息是经过签名的,可以确保发送者发送的信息是没有经过伪造的。

优点

1. 简洁 (Compact): 可以通过 URLPOST 参数或者在 HTTP header 发送,因为数据量小,传输速度也很快
2. 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
3. 因为 Token 是以 JSON 加密的形式保存在客户端的,所以 JWT 是跨语言的,原则上任何 web 形式都支持。
4. 不需要在服务端保存会话信息,特别适用于分布式微服务。

`

JWT 的结构

JWT 是由三段信息构成的,将这三段信息文本用. 连接一起就构成了 JWT 字符串。
就像这样:
eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiYWRtaW4iOnRydWV9.TJVA95OrM7E2cBab30RMHrHDcEfxjoYZgeFONFh7HgQ

JWT 包含了三部分:
Header 头部 (标题包含了令牌的元数据,并且包含签名和 / 或加密算法的类型)
Payload 负载 (类似于飞机上承载的物品)
Signature 签名 / 签证

Header

JWT 的头部承载两部分信息:token 类型和采用的加密算法。

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

声明类型:这里是 jwt
声明加密的算法:通常直接使用 HMAC SHA256

加密算法是单向函数散列算法,常见的有 MD5、SHA、HAMC。
MD5(message-digest algorithm 5) (信息 - 摘要算法)缩写,广泛用于加密和解密技术,常用于文件校验。校验?不管文件多大,经过 MD5 后都能生成唯一的 MD5 值
SHA (Secure Hash Algorithm,安全散列算法),数字签名等密码学应用中重要的工具,安全性高于 MD5
HMAC (Hash Message Authentication Code),散列消息鉴别码,基于密钥的 Hash 算法的认证协议。用公开函数和密钥产生一个固定长度的值作为认证标识,用这个标识鉴别消息的完整性。常用于接口签名验证

Payload

载荷就是存放有效信息的地方。
有效信息包含三个部分
1. 标准中注册的声明
2. 公共的声明
3. 私有的声明

标准中注册的声明 (建议但不强制使用) :

iss: jwt 签发者
sub: 面向的用户 (jwt 所面向的用户)
aud: 接收 jwt 的一方
exp: 过期时间戳 (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。

公共的声明 :

公共的声明可以添加任何的信息,一般添加用户的相关信息或其他业务需要的必要信息。但不建议添加敏感信息,因为该部分在客户端可解密.

私有的声明 :

私有声明是提供者和消费者所共同定义的声明,一般不建议存放敏感信息,因为 base64 是对称解密的,意味着该部分信息可以归类为明文信息。

Signature

jwt 的第三部分是一个签证信息,这个签证信息由三部分组成:
header (base64 后的)
payload (base64 后的)
secret
这个部分需要 base64 加密后的 header 和 base64 加密后的 payload 使用. 连接组成的字符串,然后通过 header 中声明的加密方式进行加盐 secret 组合加密,然后就构成了 jwt 的第三部分。
密钥 secret 是保存在服务端的,服务端会根据这个密钥进行生成 token 和进行验证,所以需要保护好。

下面来进行 SpringBoot 和 JWT 的集成

引入 JWT 依赖,由于是基于 Java,所以需要的是 java-jwt

<dependency>
      <groupId>com.auth0</groupId>
      <artifactId>java-jwt</artifactId>
      <version>3.4.0</version>
</dependency>

需要自定义一个注解

需要登录并且具有角色才能才能进行操作的注解 LoginRequired

@Target({ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface LoginRequired {

    // 是否进行校验
    boolean required() default true;

    // 默认管理员
    RoleEnum role() default RoleEnum.ADMIN;  
}
@Target: 注解的作用目标

@Target(ElementType.TYPE)—— 接口、类、枚举、注解
@Target(ElementType.FIELD)—— 字段、枚举的常量
@Target(ElementType.METHOD)—— 方法
@Target(ElementType.PARAMETER)—— 方法参数
@Target(ElementType.CONSTRUCTOR) —— 构造函数
@Target(ElementType.LOCAL_VARIABLE)—— 局部变量
@Target(ElementType.ANNOTATION_TYPE)—— 注解
@Target(ElementType.PACKAGE)—— 包

@Retention:注解的保留位置

RetentionPolicy.SOURCE: 这种类型的 Annotations 只在源代码级别保留,编译时就会被忽略,在 class 字节码文件中不包含。
RetentionPolicy.CLASS: 这种类型的 Annotations 编译时被保留,默认的保留策略,在 class 文件中存在,但 JVM 将会忽略,运行时无法获得。
RetentionPolicy.RUNTIME: 这种类型的 Annotations 将被 JVM 保留,所以他们能在运行时被 JVM 或其他使用反射机制的代码所读取和使用。
@Document:说明该注解将被包含在 javadoc 中
@Inherited:说明子类可以继承父类中的该注解

简单自定义一个实体类 User, 使用 lombok 简化实体类的编写

@Data
@Accessors(chain = true)
public class AuthUserVO extends BaseVO {

/**
 * 主键
 */
private Long id;

/**
 * 社交账户ID
 */
private String socialId;

/**
 * 用户名
 */
private String name;

/**
 * 密码
 */
private String password;

/**
 * 角色主键 1 普通用户 2 admin
 */
private Long roleId;

/**
 * 头像
 */
private String avatar;

private String token;

}

需要写 token 的生成方法

/**
 * 生成Token
 * @param authUserVO
 * @return
 */
public static String getToken(AuthUserVO authUserVO) {
    String sign = authUserVO.getPassword();
    return JWT.create().withExpiresAt(new Date(System.currentTimeMillis()+ Constants.EXPIRE_TIME)).withAudience(JsonUtil.toJsonString(authUserVO.setPassword(null)))
            .sign(Algorithm.HMAC256(sign));
}

Algorithm.HMAC256(): 使用 HS256 生成 token, 密钥则是用户的密码,唯一密钥的话可以保存在服务端。
withAudience() 存入需要保存在 token 的信息,这里我把用户 ID 存入 token 中

接下来需要写一个拦截器去获取 token 并验证 token

实现一个拦截器就需要实现 HandlerInterceptor 接口

HandlerInterceptor 接口主要定义了三个方法
1.boolean preHandle ()
预处理回调方法,实现处理器的预处理,第三个参数为响应的处理器,自定义 Controller, 返回值为 true 表示继续流程(如调用下一个拦截器或处理器)或者接着执行
postHandle() 和 afterCompletion()false 表示流程中断,不会继续调用其他的拦截器或处理器,中断执行。

2.void postHandle()
后处理回调方法,实现处理器的后处理(DispatcherServlet 进行视图返回渲染之前进行调用),此时我们可以通过 modelAndView(模型和视图对象)对模型数据进行处理或对视图进行处理,modelAndView 也可能为 null

3.void afterCompletion():
整个请求处理完毕回调方法,该方法也是需要当前对应的 Interceptor 的 preHandle() 的返回值为 true 时才会执行,也就是在 DispatcherServlet 渲染了对应的视图之后执行。用于进行资源清理。整个请求处理完毕回调方法。如性能监控中我们可以在此记录结束时间并输出消耗时间,还可以进行一些资源清理,类似于 try-catch-finally 中的 finally,但仅调用处理器执行链中

主要流程:

1. 从 http 请求头中取出 token
2. 判断是否映射到方法
3. 检查是否有 passtoken 注释,有则跳过认证
4. 检查有没有需要用户登录的注解,有则需要取出并验证
5. 认证通过则可以访问,不通过会报相关错误信息

配置拦截器

在配置类上添加了注解 @Configuration,标明了该类是一个配置类并且会将该类作为一个 SpringBean 添加到 IOC 容器内

@Configuration
public class InterceptorConfig extends WebMvcConfigurerAdapter {
    @Override
    public void addInterceptors(InterceptorRegistry registry) {
        registry.addInterceptor(authenticationInterceptor())
                .addPathPatterns("/**");    // 拦截所有请求,通过判断是否有 @LoginRequired 注解 决定是否需要登录
    }
    @Bean
    public AuthenticationInterceptor authenticationInterceptor() {
        return new AuthenticationInterceptor();
    }
}

WebMvcConfigurerAdapter 该抽象类其实里面没有任何的方法实现,只是空实现了接口
WebMvcConfigurer 内的全部方法,并没有给出任何的业务逻辑处理,这一点设计恰到好处的让我们不必去实现那些我们不用的方法,都交由 WebMvcConfigurerAdapter 抽象类空实现,如果我们需要针对具体的某一个方法做出逻辑处理,仅仅需要在
WebMvcConfigurerAdapter 子类中 @Override 对应方法就可以了。

注:
在 SpringBoot2.0 及 Spring 5.0 中 WebMvcConfigurerAdapter 已被废弃
网上有说改为继承 WebMvcConfigurationSupport,不过试了下,还是过期的

解决方法:

直接实现 WebMvcConfigurer (官方推荐)

  @Override
    public void addInterceptors(InterceptorRegistry registry) {
        // 可添加多个
        registry.addInterceptor(authenticationInterceptor).addPathPatterns("/**");
    }

InterceptorRegistry 内的 addInterceptor 需要一个实现 HandlerInterceptor 接口的拦截器实例,addPathPatterns 方法用于设置拦截器的过滤路径规则。
这里我拦截所有请求,通过判断是否有 @LoginRequired 注解 决定是否需要登录

在数据访问接口中加入登录操作注解

    @LoginRequired
    @PutMapping("/admin/v1/update")
    public Result updateUser(@RequestBody AuthUserVO authUserVO) {
        return authUserService.updateUser(authUserVO);
    }

注销登录

网上很多案例都很少说怎么退出登录的,有点人说直接生成新的 token,我觉得还是后端控制比较好。这里我存储了每次生成的 token,用了一个定时器去扫描这里的过期 token,每次校验的时候都去数据库中看有没有,如果没有就报 token 验证失败。

    /**
     * 获取用户Session信息
     * @return
     */
    public static UserSessionVO getUserSessionInfo() {

        // 获取请求对象
        HttpServletRequest request = ((ServletRequestAttributes) RequestContextHolder.getRequestAttributes()).getRequest();

        // 获取请求头Token值
        String token = Optional.ofNullable(request.getHeader(Constants.AUTHENTICATION)).orElse(null);

        if (StringUtils.isBlank(token)) {
            return null;
        }

        // 获取 token 中的 user id
        AuthUser authUser = null;
        try {
            authUser = JsonUtil.parseObject(JWT.decode(token).getAudience().get(0), AuthUser.class);
        } catch (JWTDecodeException j) {
            ExceptionUtil.rollback("token解析失败", ErrorConstants.INVALID_TOKEN);
        }

        AuthUserDao userDao = BeanTool.getBean(AuthUserDao.class);
        AuthUser user = userDao.selectById(authUser.getId());
        if (user == null) {
            ExceptionUtil.rollback("用户不存在,请重新登录", ErrorConstants.LOGIN_ERROR);
        }

        // 验证 token
        JWTVerifier jwtVerifier = JWT.require(Algorithm.HMAC256(user.getPassword())).build();
        try {
            jwtVerifier.verify(token);
        } catch (JWTVerificationException e) {
            ExceptionUtil.rollback("token验证失败", ErrorConstants.LOGIN_ERROR);
        }

        AuthTokenDao authTokenDao = BeanTool.getBean(AuthTokenDao.class);
        Integer count = authTokenDao.selectCount(new LambdaQueryWrapper<AuthToken>().eq(AuthToken::getToken, token).eq(AuthToken::getUserId, user.getId()).ge(AuthToken::getExpireTime, LocalDateTime.now()));
        if (count.equals(Constants.ZERO)) {
            ExceptionUtil.rollback("token验证失败", ErrorConstants.LOGIN_ERROR);
        }

        UserSessionVO userSessionVO = new UserSessionVO();
        userSessionVO.setName(user.getName()).setSocialId(user.getSocialId()).setRoleId(user.getRoleId()).setId(user.getId());
        return userSessionVO;
    }

定时器

   @Override
    public Result logout() {
        UserSessionVO userSessionInfo = SessionUtil.getUserSessionInfo();
        this.authTokenDao.delete(new LambdaQueryWrapper<AuthToken>().eq(AuthToken::getUserId, userSessionInfo.getId()));
        return Result.createWithSuccessMessage();
    }

定时器

    @Scheduled(cron = "0 0/1 * * * ?")
    private void scanToken() {
        log.debug(" {} 扫描过期Token", LocalDateTime.now());
        authTokenDao.delete(new LambdaQueryWrapper<AuthToken>().le(AuthToken::getExpireTime, LocalDateTime.now()));
    }

不加注解的话默认不验证,登录接口一般是不验证的。在 getMessage() 中我加上了登录注解,说明该接口必须登录获取 token 后,在请求头中加上 token 并通过验证才可以访问

注意:这里的 key 一定不能错,因为在拦截器中是取关键字 token 的值
String token = httpServletRequest.getHeader(Constants.AUTHENTICATION);
加上 token 之后就可以顺利通过验证和进行接口访问了

最后注意:光理论是不够的。在此顺便送大家十套2020最新JAVA架构项目实战教程及大厂面试题库,进我扣裙 :七吧伞吧零而衣零伞 (数字的谐音)转换下可以找到了,还可以跟老架构师交流

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