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使用JWT对SpringCloud进行认证和鉴权

 
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JWT(JSON WEB TOKEN)是目前最流行的跨域认证解决方案，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

<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

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

@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

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

@SpringBootApplication
@EnableEurekaClient
public class Main{
	public static void main(String[] args){
		SpringApplication.run(Main.class, args);
	}
}

 

改造SpringCloud Gateway工程（https://chenjumin.iteye.com/blog/2436795）

1、在pom.xml文件添加依赖

<!-- 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

@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);
	}
}

 

public class Response {
	private int code;
	private String message;
	private String data;
	
	public Response(){
		
	}
	
	public Response(int code, String message){
		this.code = code;
		this.message = message;
	}
	
	public Response(int code, String message, String data){
		this.code = code;
		this.message = message;
		this.data = data;
	}
	
	//省略getter、setter方法
	//......
}

  

3、关键的application配置信息

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

       

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| Bitset数据结构的使用
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