JWT Token刷新方案

JWT TOKEN刷新方案

一、环境

  Springboot，Redis

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二、需求

  最近在做用户中心，需要向其他服务签发JWT Token，使用Token来获取用户信息，保证用户信息安全可靠，不会被重放攻击。

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三、问题

  JWT Token设置有效期，一旦失效用户就要重新登录，这样的体验非常差，需要做到用户在无感知的情况下，解决如何刷新Token的问题。

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四、解决方案

1.设计思路

  看了很多文章，大都是通过refresh Token刷新，其实做法上是类似的。

2.Token设计

说明

  正常Token：Token未过期，且未达到建议更换时间。
  濒死Token：Token未过期，已达到建议更换时间。
  正常过期Token：Token已过期，但存在于缓存中。
  非正常过期Token：Token已过期，不存在于缓存中。

过期时间

  Token过期时间越短越安全，如设置Token过期时间15分钟，建议更换时间设置为Token前5分钟，则Token生命周期如下：

时间	Token类型	说明
0-10分钟	正常Token	正常访问
10-15分钟	濒死Token	正常访问，返回新Token，建议使用新Token
>15分钟	过期Token	需校验是否正常过期。正常过期则能访问，并返回新Token； 非过期Token拒绝访问

生成一个正常Token

1. 在缓存中，通过用户标识查询老Token。
2. 如存在，将老Token（Token，用户标识）本条缓存设置过期时间，作为新老Token交替的过渡期。
3. 将新Token以（Token，用户标识）、（用户标识，Token）一对的形式存入缓存，不设置过期时间。

获取一个正常Token

  在缓存中，通过用户标识查询用户当前Token，校验该Token是否为正常Token，如正常则返回；不正常则生成一个正常Token。

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3.情景

正常Token传入

  当正常Token请求时，返回当前Token。

濒死Token传入

  当濒死Token请求时，获取一个正常Token并返回。

正常过期Token

  当正常过期Token请求时，获取一个正常Token并返回。

非正常过期过期Token

  当非正常过期Token请求时，返回错误信息，需重新登录。

4.代码

Maven依赖

	<dependency>
		<groupId>io.jsonwebtokengroupId>
		<artifactId>jjwtartifactId>
		<version>0.7.0version>
	dependency>

jwt token工具类

/**
     * 获取用户从token中
     */
    public String getUserFromToken(String token) {
        return getClaimFromToken(token).getSubject();
    }

    /**
     * 
     *  验证token是否失效
     *  true:过期   false:没过期
     * 
     */
    public Boolean isTokenExpired(String token) {
        try {
            final Date expiration = getExpirationDateFromToken(token);
            return expiration.before(new Date());
        } catch (ExpiredJwtException expiredJwtException) {
            return true;
        }
    }

    /**
     * 获取可用的token
     * 如该用户当前token可用，即返回
     * 当前token不可用，则返回一个新token
     * @param userId
     * @return
     */
    public String getGoodToken(String userId){
        String token = redisTemplate.opsForValue().get("userJwtToken_"+userId);
        boolean flag = this.checkToken(token);
        //校验当前token能否使用，不能使用则生成新token
        if(flag){
            return token;
        }else{
            String newToken = this.createToken(userId);
            //初始化新token
            this.initNewToken(userId, newToken);
            return newToken;
        }
    }

    /**
     * 判断过期token是否合法
     * @param token
     * @return
     */
    public String checkExpireToken(String token){
        //判断token是否需要更新
        boolean expireFlag = this.checkToken(token);
        //false：不建议使用
        if(!expireFlag){
            String userId = redisTemplate.opsForValue().get(token);
            if(ToolUtil.isNotEmpty(userId)){
                return userId + "-1";
            }
        }else{
            String userId = this.getUserFromToken(token);
            return userId;
        }
        return "";
    }

    /**
     * 检查当前token是否还能继续使用
     * true：可以  false：不建议
     * @param token
     * @return
     */
    public boolean checkToken(String token){
        SecretKey secretKey = this.createSecretKey();
        try {
            // jwt正常情况 则判断失效时间是否大于5分钟
            long expireTime = Jwts.parser()   //得到DefaultJwtParser
                    .setSigningKey(secretKey)  //设置签名的秘钥
                    .parseClaimsJws(token.replace("jwt_", ""))
                    .getBody().getExpiration().getTime();
            long diff = expireTime - System.currentTimeMillis();
            //如果有效期小于5分钟，则不建议继续使用该token
            if (diff < ADVANCE_EXPIRE_TIME) {
                return false;
            }
        } catch (Exception e) {
            return false;
        }
        return true;
    }

    /**
     * 创建新token
     * @param userId 用户ID
     * @return
     */
    public String createToken(String userId){
        SignatureAlgorithm signatureAlgorithm = SignatureAlgorithm.HS256; //指定签名的时候使用的签名算法，也就是header那部分，jjwt已经将这部分内容封装好了。
        long nowMillis = System.currentTimeMillis();//生成JWT的时间
        Date now = new Date(nowMillis);
//        Map claims = new HashMap();//创建payload的私有声明（根据特定的业务需要添加，如果要拿这个做验证，一般是需要和jwt的接收方提前沟通好验证方式的）
        SecretKey secretKey = createSecretKey();//生成签名的时候使用的秘钥secret,这个方法本地封装了的，一般可以从本地配置文件中读取，切记这个秘钥不能外露哦。它就是你服务端的私钥，在任何场景都不应该流露出去。一旦客户端得知这个secret, 那就意味着客户端是可以自我签发jwt了。
        //下面就是在为payload添加各种标准声明和私有声明了
        JwtBuilder builder = Jwts.builder() //这里其实就是new一个JwtBuilder，设置jwt的body
//                .setClaims(claims)          //如果有私有声明，一定要先设置这个自己创建的私有的声明，这个是给builder的claim赋值，一旦写在标准的声明赋值之后，就是覆盖了那些标准的声明的
                .setId(UUID.randomUUID().toString())                  //设置jti(JWT ID)：是JWT的唯一标识，根据业务需要，这个可以设置为一个不重复的值，主要用来作为一次性token,从而回避重放攻击。
                .setIssuedAt(now)           //iat: jwt的签发时间
                .setSubject(userId + "-" + jwtVersion)        //sub(Subject)：代表这个JWT的主体，即它的所有人，这个是一个json格式的字符串，可以存放什么userid，roldid之类的，作为什么用户的唯一标志。
                .signWith(signatureAlgorithm, secretKey);//设置签名使用的签名算法和签名使用的秘钥
        //设置过期时间
        if (JWT_EXPIRE_TIME_LONG >= 0) {
            long expMillis = nowMillis + JWT_EXPIRE_TIME_LONG;
            Date exp = new Date(expMillis);
            builder.setExpiration(exp);
        }
        String newToken = "jwt_" + builder.compact();
        return newToken;
    }

    /**
     * 生成新token时，初始化token
     * @param userId
     * @param newToken
     */
    public void initNewToken(String userId, String newToken){
        String token = redisTemplate.opsForValue().get("userJwtToken_"+userId);
        if(ToolUtil.isNotEmpty(token)){
            //老token设置过期时间 5分钟
            redisTemplate.opsForValue().set(token, userId, OLD_TOKEN_EXPIRE_TIME, TimeUnit.MINUTES);
        }
        //新token初始化
        redisTemplate.opsForValue().set(newToken, userId);
        redisTemplate.opsForValue().set("userJwtToken_"+userId, newToken);
    }

    /**
     * 获取jwt失效时间
     */
    public Date getExpirationDateFromToken(String token) {
        return getClaimFromToken(token).getExpiration();
    }

    /**
     * 获取jwt的payload部分
     */
    public Claims getClaimFromToken(String token) {
        SecretKey secretKey = createSecretKey();
        return Jwts.parser()   //得到DefaultJwtParser
                .setSigningKey(secretKey)  //设置签名的秘钥
                .parseClaimsJws(token.replace("jwt_", ""))
                .getBody();
    }

    // 签名私钥
    private SecretKey createSecretKey(){
        byte[] encodedKey = Base64.decodeBase64(signKey);//本地的密码解码
        SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(encodedKey, 0, encodedKey.length, "AES");// 根据给定的字节数组使用AES加密算法构造一个密钥，使用 encodedKey中的始于且包含 0 到前 leng 个字节这是当然是所有。（后面的文章中马上回推出讲解Java加密和解密的一些算法）
        return secretKey;
    }

拦截器

//判断过期token是否合法
        String userId = jwtTokenUtil.checkExpireToken(token);
        try {
            if(ToolUtil.isEmpty(userId)) {
                userId = jwtTokenUtil.getUserFromToken(token);
            }

            if (userId != null) {
                String[] split = userId.split("-")[1].split(",");
                ArrayList<GrantedAuthority> authorities = new ArrayList<>();
                for (int i = 0; i < split.length; i++) {
                    authorities.add(new GrantedAuthorityImpl(split[i]));
                }

                //判断token是否需要更新,返回当前可用token
                String newToken = jwtTokenUtil.getGoodToken(userId.split("-")[0]);
                //每次认证把uId塞入UserIdThreadLocal
                //这样可以在当前请求线程里面 通过 UidHelper.get()获取用户id
                UidHelper.set(userId.split("-")[0]);
                response.setHeader("token", newToken);
                return new UsernamePasswordAuthenticationToken(userId, null, authorities);
            }
            logger.error("解析用户ID为空,token:{}",token);
        } catch (Exception e) {
            logger.error("Token已过期,token:{}",token);
        }