详解用JWT对SpringCloud进行认证和鉴权

时间：2022-03-08 09:45:46

jwt(json web token)是基于rfc 7519标准定义的一种可以安全传输的小巧和自包含的json对象。由于数据是使用数字签名的，所以是可信任的和安全的。jwt可以使用hmac算法对secret进行加密或者使用rsa的公钥私钥对来进行签名。

jwt通常由头部(header)，负载(payload)，签名(signature)三个部分组成，中间以.号分隔，其格式为header.payload.signature

header：声明令牌的类型和使用的算法

  • alg：签名的算法
  • typ：token的类型，比如jwt

payload：也称为jwt claims，包含用户的一些信息

系统保留的声明（reserved claims）：

  • iss (issuer)：签发人
  • exp (expiration time)：过期时间
  • sub (subject)：主题
  • aud (audience)：受众用户
  • nbf (not before)：在此之前不可用
  • iat (issued at)：签发时间
  •  jti (jwt id)：jwt唯一标识，能用于防止jwt重复使用

公共的声明(public)：见 http://www.iana.org/assignments/jwt/jwt.xhtml

私有的声明(private claims)：根据业务需要自己定义的数据

signature：签名

签名格式： hmacsha256(base64urlencode(header) + "." + base64urlencode(payload), secret)

jwt的特点：

  • jwt默认是不加密的，不能把用户敏感类信息放在payload部分。
  • jwt 不仅可以用于认证，也可以用于交换信息。
  • jwt的最大缺点是服务器不保存会话状态，所以在使用期间不可能取消令牌或更改令牌的权限。
  • jwt本身包含认证信息，为了减少盗用，jwt的有效期不宜设置太长。
  • 为了减少盗用和窃取，jwt不建议使用http协议来传输代码，而是使用加密的https协议进行传输。
  • 首次生成token比较慢，比较耗cpu，在高并发的情况下需要考虑cpu占用问题。
  • 生成的token比较长，可能需要考虑流量问题。

认证原理：

  • 客户端向服务器申请授权，服务器认证以后，生成一个token字符串并返回给客户端，此后客户端在请求
  • 受保护的资源时携带这个token，服务端进行验证再从这个token中解析出用户的身份信息。

jwt的使用方式：一种做法是放在http请求的头信息authorization字段里面，格式如下：

authorization: <token>

 需要将服务器设置为接受来自所有域的请求，用access-control-allow-origin: *

  另一种做法是，跨域的时候，jwt就放在post请求的数据体里面。

对jwt实现token续签的做法：

1、额外生成一个refreshtoken用于获取新token，refreshtoken需存储于服务端，其过期时间比jwt的过期时间要稍长。

2、用户携带refreshtoken参数请求token刷新接口，服务端在判断refreshtoken未过期后，取出关联的用户信息和当前token。

3、使用当前用户信息重新生成token，并将旧的token置于黑名单中，返回新的token。

创建用于登录认证的工程auth-service：

1、 创建pom.xml文件

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<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 http://maven.apache.org/maven-v4_0_0.xsd">
 <modelversion>4.0.0</modelversion>
 <groupid>com.seasy.springcloud</groupid>
 <artifactid>auth-service</artifactid>
 <version>1.0.0</version>
 <packaging>jar</packaging>
  
 <parent>
  <groupid>org.springframework.boot</groupid>
  <artifactid>spring-boot-starter-parent</artifactid>
  <version>2.0.8.release</version>
  <relativepath/>
 </parent>
 
 <properties>
  <java.version>1.8</java.version>
  <project.build.sourceencoding>utf-8</project.build.sourceencoding>
  <project.reporting.outputencoding>utf-8</project.reporting.outputencoding>
 </properties>
  
 <dependencies>
  <dependency> 
    <groupid>org.springframework.boot</groupid> 
    <artifactid>spring-boot-starter-web</artifactid>
  </dependency>
  <dependency>
    <groupid>org.springframework.boot</groupid>
    <artifactid>spring-boot-starter-actuator</artifactid>
  </dependency>
   
  <!-- spring cloud -->
  <dependency>
    <groupid>org.springframework.cloud</groupid>
    <artifactid>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactid>
  </dependency>
   
  <!-- redis -->
  <dependency>
    <groupid>org.springframework.boot</groupid>
    <artifactid>spring-boot-starter-data-redis</artifactid>
  </dependency>
  <dependency>
    <groupid>org.apache.commons</groupid>
    <artifactid>commons-pool2</artifactid>
  </dependency>
   
  <!-- jwt -->
  <dependency>
    <groupid>com.auth0</groupid>
    <artifactid>java-jwt</artifactid>
    <version>3.7.0</version>
  </dependency>
 </dependencies>
  
 <dependencymanagement>
  <dependencies>
    <dependency>
      <groupid>org.springframework.cloud</groupid>
      <artifactid>spring-cloud-dependencies</artifactid>
      <version>finchley.release</version>
      <type>pom</type>
      <scope>import</scope>
    </dependency>
  </dependencies>
 </dependencymanagement>
</project>

2、jwt工具类

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public class jwtutil {
  public static final string secret_key = "123456"; //秘钥
  public static final long token_expire_time = 5 * 60 * 1000; //token过期时间
  public static final long refresh_token_expire_time = 10 * 60 * 1000; //refreshtoken过期时间
  private static final string issuer = "issuer"; //签发人
 
  /**
   * 生成签名
   */
  public static string generatetoken(string username){
    date now = new date();
    algorithm algorithm = algorithm.hmac256(secret_key); //算法
     
    string token = jwt.create()
      .withissuer(issuer) //签发人
      .withissuedat(now) //签发时间
      .withexpiresat(new date(now.gettime() + token_expire_time)) //过期时间
      .withclaim("username", username) //保存身份标识
      .sign(algorithm);
    return token;
  }
   
  /**
   * 验证token
   */
  public static boolean verify(string token){
    try {
      algorithm algorithm = algorithm.hmac256(secret_key); //算法
      jwtverifier verifier = jwt.require(algorithm)
          .withissuer(issuer)
          .build();
      verifier.verify(token);
      return true;
    } catch (exception ex){
      ex.printstacktrace();
    }
    return false;
  }
   
  /**
   * 从token获取username
   */
  public static string getusername(string token){
    try{
      return jwt.decode(token).getclaim("username").asstring();
    }catch(exception ex){
      ex.printstacktrace();
    }
    return "";
  }
}

3、logincontroller类

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@restcontroller
public class logincontroller {
  @autowired
  stringredistemplate redistemplate;
   
  /**
   * 登录认证
   * @param username 用户名
   * @param password 密码
   */
  @getmapping("/login")
  public authresult login(@requestparam string username, @requestparam string password) {
    if("admin".equals(username) && "admin".equals(password)){
      //生成token
      string token = jwtutil.generatetoken(username);
       
      //生成refreshtoken
      string refreshtoken = stringutil.getuuidstring();
       
      //数据放入redis
      redistemplate.opsforhash().put(refreshtoken, "token", token);
      redistemplate.opsforhash().put(refreshtoken, "username", username);
       
      //设置token的过期时间
      redistemplate.expire(refreshtoken, jwtutil.refresh_token_expire_time, timeunit.milliseconds);
       
      return new authresult(0, "success", token, refreshtoken);
    }else{
      return new authresult(1001, "username or password error");
    }
  }
   
  /**
   * 刷新token
   */
  @getmapping("/refreshtoken")
  public authresult refreshtoken(@requestparam string refreshtoken) {
    string username = (string)redistemplate.opsforhash().get(refreshtoken, "username");
    if(stringutil.isempty(username)){
      return new authresult(1003, "refreshtoken error");
    }
 
    //生成新的token
    string newtoken = jwtutil.generatetoken(username);
    redistemplate.opsforhash().put(refreshtoken, "token", newtoken);
    return new authresult(0, "success", newtoken, refreshtoken);
  }
 
  @getmapping("/")
  public string index() {
    return "auth-service: " + localdatetime.now().format(datetimeformatter.ofpattern("yyyy-mm-dd hh:mm:ss"));
  }
}

4、application配置信息

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spring.application.name=auth-service
server.port=4040
 
eureka.instance.hostname=${spring.cloud.client.ip-address}
eureka.instance.instance-id=${spring.cloud.client.ip-address}:${server.port}
eureka.instance.prefer-ip-address=true
 
eureka.client.service-url.defaultzone=http://root:123456@${eureka.instance.hostname}:7001/eureka/
 
#redis
spring.redis.database=0
spring.redis.timeout=3000ms
spring.redis.lettuce.pool.max-active=100
spring.redis.lettuce.pool.max-wait=-1ms
spring.redis.lettuce.pool.min-idle=0
spring.redis.lettuce.pool.max-idle=8
 
#standalone
spring.redis.host=192.168.134.134
spring.redis.port=7001
 
#sentinel
#spring.redis.sentinel.master=mymaster
#spring.redis.sentinel.nodes=192.168.134.134:26379,192.168.134.134:26380

5、启动类

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@springbootapplication
@enableeurekaclient
public class main{
  public static void main(string[] args){
    springapplication.run(main.class, args);
  }
}

改造springcloud gateway工程

1、在pom.xml文件添加依赖

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<!-- redis -->
<dependency>
  <groupid>org.springframework.boot</groupid>
  <artifactid>spring-boot-starter-data-redis</artifactid>
</dependency>
<dependency>
  <groupid>org.apache.commons</groupid>
  <artifactid>commons-pool2</artifactid>
</dependency>
 
<!-- jwt -->
<dependency>
  <groupid>com.auth0</groupid>
  <artifactid>java-jwt</artifactid>
  <version>3.7.0</version>
</dependency>

2、创建全局过滤器jwtauthfilter

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@component
public class jwtauthfilter implements globalfilter, ordered{
  @override
  public int getorder() {
    return -100;
  }
   
  @override
  public mono<void> filter(serverwebexchange exchange, gatewayfilterchain chain) {
    string url = exchange.getrequest().geturi().getpath();
     
    //忽略以下url请求
    if(url.indexof("/auth-service/") >= 0){
      return chain.filter(exchange);
    }
     
    //从请求头中取得token
    string token = exchange.getrequest().getheaders().getfirst("authorization");
    if(stringutil.isempty(token)){
      serverhttpresponse response = exchange.getresponse();
      response.setstatuscode(httpstatus.ok);
      response.getheaders().add("content-type", "application/json;charset=utf-8");
       
      response res = new response(401, "401 unauthorized");
      byte[] responsebyte = jsonobject.fromobject(res).tostring().getbytes(standardcharsets.utf_8);
       
      databuffer buffer = response.bufferfactory().wrap(responsebyte);
      return response.writewith(flux.just(buffer));
    }
     
    //请求中的token是否在redis中存在
    boolean verifyresult = jwtutil.verify(token);
    if(!verifyresult){
      serverhttpresponse response = exchange.getresponse();
      response.setstatuscode(httpstatus.ok);
      response.getheaders().add("content-type", "application/json;charset=utf-8");
 
      response res = new response(1004, "invalid token");
      byte[] responsebyte = jsonobject.fromobject(res).tostring().getbytes(standardcharsets.utf_8);
       
      databuffer buffer = response.bufferfactory().wrap(responsebyte);
      return response.writewith(flux.just(buffer));
    }
     
    return chain.filter(exchange);
  }
}

3、关键的application配置信息

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spring:
 application:
  name: service-gateway
 cloud:
  gateway:
   discovery:
    locator:
     enabled: true
     lowercaseserviceid: true
   routes:
    #认证服务路由
    - id: auth-service
     predicates:
      - path=/auth-service/**
     uri: lb://auth-service
     filters:
      - stripprefix=1

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持服务器之家。

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