实战:你用SpringBoot集成JWT来实现一下token验证,可否?

:2020年02月19日 Java面试那些事儿
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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...

JWT官网:https://jwt.io

JWT(Java版)的github地址:https://github.com/jwtk/jjwt

# 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

  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URL,POST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>

需要自定义两个注解

用来跳过验证的PassToken

@Target({ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)public @interface PassToken {    boolean required() default true;}

需要登录才能进行操作的注解UserLoginToken

@Target({ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)public @interface UserLoginToken {    boolean required() default true;}

@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@AllArgsConstructor@NoArgsConstructorpublic class User {    String Id;    String username;    String password;}

需要写token的生成方法

public String getToken(User user) {        String token="";        token= JWT.create().withAudience(user.getId())                .sign(Algorithm.HMAC256(user.getPassword()));        return token;    }}

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

public class AuthenticationInterceptor implements HandlerInterceptor {    @Autowired    UserService userService;    @Override    public boolean preHandle(HttpServletRequest httpServletRequest, HttpServletResponse httpServletResponse, Object object) throws Exception {        String token = httpServletRequest.getHeader("token");// 从 http 请求头中取出 token        // 如果不是映射到方法直接通过        if(!(object instanceof HandlerMethod)){            return true;        }        HandlerMethod handlerMethod=(HandlerMethod)object;        Method method=handlerMethod.getMethod();        //检查是否有passtoken注释,有则跳过认证        if (method.isAnnotationPresent(PassToken.class)) {            PassToken passToken = method.getAnnotation(PassToken.class);            if (passToken.required()) {                return true;            }        }        //检查有没有需要用户权限的注解        if (method.isAnnotationPresent(UserLoginToken.class)) {            UserLoginToken userLoginToken = method.getAnnotation(UserLoginToken.class);            if (userLoginToken.required()) {                // 执行认证                if (token == null) {                    throw new RuntimeException("无token,请重新登录");                }                // 获取 token 中的 user id                String userId;                try {                    userId = JWT.decode(token).getAudience().get(0);                } catch (JWTDecodeException j) {                    throw new RuntimeException("401");                }                User user = userService.findUserById(userId);                if (user == null) {                    throw new RuntimeException("用户不存在,请重新登录");                }                // 验证 token                JWTVerifier jwtVerifier = JWT.require(Algorithm.HMAC256(user.getPassword())).build();                try {                    jwtVerifier.verify(token);                } catch (JWTVerificationException e) {                    throw new RuntimeException("401");                }                return true;            }        }        return true;    }

@Override    public void postHandle(HttpServletRequest httpServletRequest,                                   HttpServletResponse httpServletResponse,                             Object o, ModelAndView modelAndView) throws Exception {

}    @Override    public void afterCompletion(HttpServletRequest httpServletRequest,                                           HttpServletResponse httpServletResponse,                                           Object o, Exception e) throws Exception {    }

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。

@Configurationpublic 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)

@Configurationpublic class InterceptorConfig implements WebMvcConfigurer {    @Override    public void addInterceptors(InterceptorRegistry registry) {        registry.addInterceptor(authenticationInterceptor())                .addPathPatterns("/**");       }    @Bean    public AuthenticationInterceptor authenticationInterceptor() {        return new AuthenticationInterceptor();    }}

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

@RestController@RequestMapping("api")public class UserApi {    @Autowired    UserService userService;    @Autowired    TokenService tokenService;    //登录    @PostMapping("/login")    public Object login(@RequestBody User user){        JSONObject jsonObject=new JSONObject();        User userForBase=userService.findByUsername(user);        if(userForBase==null){            jsonObject.put("message","登录失败,用户不存在");            return jsonObject;        }else {            if (!userForBase.getPassword().equals(user.getPassword())){                jsonObject.put("message","登录失败,密码错误");                return jsonObject;            }else {                String token = tokenService.getToken(userForBase);                jsonObject.put("token", token);                jsonObject.put("user", userForBase);                return jsonObject;            }        }    }    @UserLoginToken    @GetMapping("/getMessage")    public String getMessage(){        return "你已通过验证";    }}

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

下面进行测试,启动项目,使用postman测试接口

在没token的情况下访问api/getMessage接口

我这里使用了统一异常处理,所以只看到错误message

下面进行登录,从而获取token

登录操作我没加验证注解,所以可以直接访问

把token加在请求头中,再次访问api/getMessage接口

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("token");

加上token之后就可以顺利通过验证和进行接口访问了

github项目源码地址:https://github.com/JinBinPeng/springboot-jwt
文/  王振袢
关键词: 官网 https jwt.ioJWT Java github

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