Spring Boot认证:整合Jwt

背景

Jwt全称是:json web token。它将用户信息加密到token里,服务器不保存任何用户信息。服务器通过使用保存的密钥验证token的正确性,只要正确即通过验证。

优点

  1. 简洁: 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:负载中可以包含用户所需要的信息,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。

缺点

  1. 无法作废已颁布的令牌;
  2. 不易应对数据过期。

一、Jwt消息构成

1.1 组成

一个token分3部分,按顺序为

  1. 头部(header)
  2. 载荷(payload)
  3. 签证(signature)

三部分之间用.号做分隔。例如:

eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJhdWQiOiIxYzdiY2IzMS02ODFlLTRlZGYtYmU3Yy0wOTlkODAzM2VkY2UiLCJleHAiOjE1Njk3Mjc4OTF9.wweMzyB3tSQK34Jmez36MmC5xpUh15Ni3vOV_SGCzJ8

Jwt的头部承载两部分信息:

  1. 声明类型,这里是Jwt
  2. 声明加密的算法 通常直接使用 HMAC SHA256

Jwt里验证和签名使用的算法列表如下:

JWS 算法名称
HS256 HMAC256
HS384 HMAC384
HS512 HMAC512
RS256 RSA256
RS384 RSA384
RS512 RSA512
ES256 ECDSA256
ES384 ECDSA384
ES512 ECDSA512

1.3 playload

载荷就是存放有效信息的地方。基本上填2种类型数据

  1. 标准中注册的声明的数据;
  2. 自定义数据。

由这2部分内部做base64加密。

  • 标准中注册的声明 (建议但不强制使用)
iss: jwt签发者
sub: jwt所面向的用户
aud: 接收jwt的一方
exp: 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。
  • 自定义数据:存放我们想放在token中存放的key-value

1.4 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
base64加密后的headerbase64加密后的payload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。

二、Spring BootJwt集成示例

示例代码采用:


    com.auth0
    java-jwt
    3.8.1

2.1 项目依赖


    
        org.springframework.boot
        spring-boot-starter-web
    
    
        io.jsonwebtoken
        jjwt
        0.9.1
    
    
        com.auth0
        java-jwt
        3.8.1
    
    
    
        org.springframework.boot
        spring-boot-starter-data-redis
    
    
    
        org.projectlombok
        lombok
        1.8.4
    
    
        com.alibaba
        fastjson
        1.2.47
    

2.2 自定义注解@JwtToken

加上该注解的接口需要登录才能访问

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

2.3 Jwt 认证工具类JwtUtil.java

主要用来生成签名、校验签名和通过签名获取信息

public class JwtUtil {

    /**
     * 过期时间5分钟
     */
    private static final long EXPIRE_TIME = 5 * 60 * 1000;
    /**
     * jwt 密钥
     */
    private static final String SECRET = "jwt_secret";

    /**
     * 生成签名,五分钟后过期
     * @param userId
     * @return
     */
    public static String sign(String userId) {
        try {
            Date date = new Date(System.currentTimeMillis() + EXPIRE_TIME);
            Algorithm algorithm = Algorithm.HMAC256(SECRET);
            return JWT.create()
                    // 将 user id 保存到 token 里面
                    .withAudience(userId)
                    // 五分钟后token过期
                    .withExpiresAt(date)
                    // token 的密钥
                    .sign(algorithm);
        } catch (Exception e) {
            return null;
        }
    }

    /**
     * 根据token获取userId
     * @param token
     * @return
     */
    public static String getUserId(String token) {
        try {
            String userId = JWT.decode(token).getAudience().get(0);
            return userId;
        } catch (JWTDecodeException e) {
            return null;
        }
    }

    /**
     * 校验token
     * @param token
     * @return
     */
    public static boolean checkSign(String token) {
        try {
            Algorithm algorithm = Algorithm.HMAC256(SECRET);
            JWTVerifier verifier = JWT.require(algorithm)
                    // .withClaim("username", username)
                    .build();
            DecodedJWT jwt = verifier.verify(token);
            return true;
        } catch (JWTVerificationException exception) {
            throw new RuntimeException("token 无效,请重新获取");
        }
    }
}

2.4 拦截器拦截带有注解的接口

  • JwtInterceptor.java
public class JwtInterceptor implements HandlerInterceptor {

    @Override
    public boolean preHandle(HttpServletRequest httpServletRequest, HttpServletResponse httpServletResponse, Object object) {
        // 从 http 请求头中取出 token
        String token = httpServletRequest.getHeader("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();
        //检查有没有需要用户权限的注解
        if (method.isAnnotationPresent(JwtToken.class)) {
            JwtToken jwtToken = method.getAnnotation(JwtToken.class);
            if (jwtToken.required()) {
                // 执行认证
                if (token == null) {
                    throw new RuntimeException("无token,请重新登录");
                }
                // 获取 token 中的 userId
                String userId = JwtUtil.getUserId(token);
                System.out.println("用户id:" + userId);

                // 验证 token
                JwtUtil.checkSign(token);
            }
        }
        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 {

    }
}
  • 注册拦截器:WebConfig.java
@Configuration
public class WebConfig implements WebMvcConfigurer {

    /**
     * 添加jwt拦截器
     * @param registry
     */
    @Override
    public void addInterceptors(InterceptorRegistry registry) {
        registry.addInterceptor(jwtInterceptor())
                // 拦截所有请求,通过判断是否有 @JwtToken 注解 决定是否需要登录
                .addPathPatterns("/**");
    }

    /**
     * jwt拦截器
     * @return
     */
    @Bean
    public JwtInterceptor jwtInterceptor() {
        return new JwtInterceptor();
    }
}

2.5 全局异常捕获

@RestControllerAdvice
public class GlobalExceptionHandler {
    @ResponseBody
    @ExceptionHandler(Exception.class)
    public Object handleException(Exception e) {
        String msg = e.getMessage();
        if (msg == null || msg.equals("")) {
            msg = "服务器出错";
        }
        JSONObject jsonObject = new JSONObject();
        jsonObject.put("message", msg);
        return jsonObject;
    }
}

2.6 接口

  • JwtController.java
@RestController
@RequestMapping("/jwt")
public class JwtController {

    /**
     * 登录并获取token
     * @param userName
     * @param passWord
     * @return
     */
    @PostMapping("/login")
    public Object login( String userName, String passWord){
        JSONObject jsonObject=new JSONObject();
        // 检验用户是否存在(为了简单,这里假设用户存在,并制造一个uuid假设为用户id)
        String userId = UUID.randomUUID().toString();
        // 生成签名
        String token= JwtUtil.sign(userId);
        Map userInfo = new HashMap<>();
        userInfo.put("userId", userId);
        userInfo.put("userName", userName);
        userInfo.put("passWord", passWord);
        jsonObject.put("token", token);
        jsonObject.put("user", userInfo);
        return jsonObject;
    }

    /**
     * 该接口需要带签名才能访问
     * @return
     */
    @JwtToken
    @GetMapping("/getMessage")
    public String getMessage(){
        return "你已通过验证";
    }
}

2.7 Postman测试接口

2.7.1 在没token的情况下访问jwt/getMessage接口

  • 请求方式:GET
  • 请求参数:无
  • 请求地址:http://localhost:8080/jwt/getMessage
  • 返回结果:
{
    "message": "无token,请重新登录"
}

2.7.2 先登录,在访问jwt/getMessage接口

  • 登录请求及结果,详见下图:

Spring Boot认证:整合Jwt_第1张图片

登录后得到签名如箭头处

  • 在请求头加上签名,然后再请求jwt/getMessage接口

Spring Boot认证:整合Jwt_第2张图片

请求通过,测试成功!

2.7.3 过期后再次访问

我们设置的签名过期时间是五分钟,五分钟后再次访问jwt/getMessage接口,结果如下:

Spring Boot认证:整合Jwt_第3张图片

通过结果,我们发现时间到了,签名失效,说明该方案通过。

三、总结

3.1 示例源码

Github 源码

3.2 技术交流

  1. 风尘博客
  2. 风尘博客-CSDN
  3. 风尘博客-掘金

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