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实现单点登录的三种方式与JWT

用户登录业务介绍

1. 传统用户身份验证

Internet服务无法与用户身份验证分开。一般过程如下:

  1. 用户向服务器发送用户名和密码。
  2. 服务器验证以后,相关的数据(用户角色,登陆时间等)将会保存在当前会话中。
  3. 服务器向用户返回session_id,session信息会存入到用户的cookie。
  4. 用户后续的每次请求都从cookie中取出session_id传递给服务器。
  5. 服务器收到session_id并对比之前的数据,验证用户的身份。

这种模式最大的问题就是没有分布式架构,无法支持横向扩展!

2. 解决方案

2.1 session广播

2.2 将透明令牌存入到cookie,将用户的信息存入到redis中。

另外还有一种灵活的解决方案( 使用token技术)

使用自包含令牌,在客户端保存数据,而服务端不保存数据。JWT就是这种解决方案的代表

3. JWT令牌机制

3.1 访问令牌的类型

01.jpg

3.2 JWT的组成

典型的,一个JWT看起来如下图:

02.png 该对象为一个很长的字符串,字符串通过三个“.”被分割为三个子串。
每个子串包含了一个功能块。总共有一下三个部分:JWT头,有效载荷,签名。

JWT头

JWT头是一个描述JWT元数据的JSON对象,通常如下所示

{
  "alg": "HS256",
  "typ": "JWT"
}
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其中alg属性表示签名所使用的算法,默认是HS256; typ属性表示令牌的类型,JWT令牌统一表示为JWT。最后,使用Base64URL算法将上述JSON对象转换为字符串进行保存。

有效载荷

有效载荷部分是JWT的主题内容部分,也是一个JSON对象,包含了需要传递的数据。JWT默认指定七个字段供选择。

iss:发行人
exp:到期时间
sub:主题
aud:用户
nbf:在此之前不可用
iat:发布时间
jti:JWT ID用于标识该JWT
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除了以上默认的字段外,我们还可以自定义自己的私有字段。如下例

{
  "sub": "1234567890",
  "name": "Helen",
  "admin": true
}
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请注意,默认情况下JWT是不加密的,任何人都可以解读其内容,因此不要构建隐私字段,存放保密信息,以免信息获得泄露。
JSON对象也使用Base64URL算法转换为字符串进行保存。

签名哈希

签名哈希是对上面两部分进行数据签名,通过制定的算法生成哈希,以确保数据不会被篡改。
首先,需要指定一个密码(secret)。该密码仅仅保存在服务器中,并且不能向用户公开。然后,使用标头中所指定的签名算法(默认为HS256)根据以下公式生成签名。

HMACSHA256(base64UrlEncode(header) + "." + base64UrlEncode(claims), secret)
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在计算出签名哈希后,JWT头,有效载荷和签名哈希三个部分组成一个字符串,每一个部分用“.”分割,就构成了JWT对象。

2.4. JWT原则

JWT的原则是在服务器的身份验证以后,将生成一个JSON对象并将其返回给用户,如下所示

{
  "sub": "1234567890",
  "name": "Helen",
  "admin": true
}
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之后,在客户端与服务器进行通信的时候,客户在请求中发回JSON对象。服务器依赖这个JSON对象来标识用户。为了防止用户篡改数据,服务器将在生成对象时添加签名。服务器不会保存任何的会话数据,即服务器变成无会话状态,使其更容易扩展。

2.5 JWT的用法

客户端在接收到服务器返回的JWT,就将其保存在Cookie或者localStoreage中。

此后,客户端的每次请求都到带上Jwt。如果将它存储在cookie中,就可以自动发送,但是不会解决跨域,因此一般是将它放入到HTTP请求的Header Authorization字段中。当跨域时,也可以将JWT被放置于POST请求的数据主体中。

2.6 jwt的问题和趋势

  • JWT不仅可用于认证,还可用于信息交换。善用JWT有助于减少服务器请求数据库的次数。
  • 生产的token可以包含基本信息,比如id、用户昵称、头像等信息,避免再次查库
  • 存储在客户端,不占用服务端的内存资源
  • JWT默认不加密,但可以加密。生成原始令牌后,可以再次对其进行加密。
  • 当JWT未加密时,一些私密数据无法通过JWT传输。
  • 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。也就是说,一旦JWT签发,在有效期内将会一直有效。
  • JWT本身包含认证信息,token是经过base64编码,所以可以解码,因此token加密前的对象不应该包含敏感信息,一旦信息泄露,任何人都可以获得令牌的所有权限。为了减少盗用,JWT的有效期不宜设置太长。对于某些重要操作,用户在使用时应该每次都进行进行身份验证。
  • 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。

springboot整合JWT

1. 导入依赖

    <!-- JWT-->
    <dependency>
        <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
        <artifactId>jjwt</artifactId>
        <version>0.7.0</version>
    </dependency>
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2. 创建一个JWT的工具类


import io.jsonwebtoken.Claims;
import io.jsonwebtoken.Jws;
import io.jsonwebtoken.Jwts;
import io.jsonwebtoken.SignatureAlgorithm;
import org.springframework.util.StringUtils;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import java.util.Date;


/**
 * @author 吕建友
 * @since 2021/4/12
 */
public class JwtUtils {

    public static final long EXPIRE = 1000 * 60 * 60 * 24;   //token过期时间
    public static final String APP_SECRET = "ukc8BDbRigUDaY6pZFfWus2jZWLPHO";   //加密所需的秘钥

    public static String getJwtToken(String id, String nickname){

        String JwtToken = Jwts.builder()
                //固定的模式
                .setHeaderParam("typ", "JWT")
                .setHeaderParam("alg", "HS256")

                .setSubject("edu-online")     //可以修改
                .setIssuedAt(new Date())   //设置计时开始时间
                .setExpiration(new Date(System.currentTimeMillis() + EXPIRE))   //设置过期时间
                //***********需要一起加密进去的用户数据,可以多次添加***************
                .claim("id", id)
                .claim("nickname", nickname)
                .signWith(SignatureAlgorithm.HS256, APP_SECRET)
                .compact();

        return JwtToken;
    }

    /**
     * 判断token是否存在与有效
     * @param jwtToken
     * @return
     */
    public static boolean checkToken(String jwtToken) {
        if(StringUtils.isEmpty(jwtToken)) return false;
        try {
            Jwts.parser().setSigningKey(APP_SECRET).parseClaimsJws(jwtToken);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return false;
        }
        return true;
    }

    /**
     * 判断token是否存在与有效
     * @param request
     * @return
     */
    public static boolean checkToken(HttpServletRequest request) {
        try {
            String jwtToken = request.getHeader("token");
            if(StringUtils.isEmpty(jwtToken)) return false;
            Jwts.parser().setSigningKey(APP_SECRET).parseClaimsJws(jwtToken);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return false;
        }
        return true;
    }

    /**
     * 根据token获取会员id
     * @param request
     * @return
     */
    public static String getMemberIdByJwtToken(HttpServletRequest request) {
        String jwtToken = request.getHeader("token");
        if(StringUtils.isEmpty(jwtToken)) return "";
        Jws<Claims> claimsJws = Jwts.parser().setSigningKey(APP_SECRET).parseClaimsJws(jwtToken);
        Claims claims = claimsJws.getBody();
        return (String)claims.get("id");
    }
}
复制代码

现在我们就可以进行使用了!超级方便。
本篇文章借鉴了尚硅谷谷粒学院老师上课的笔记,十分感谢!

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