浅谈token认证

Token

使用token一般的身份验证流程：

1. 客户端使用用户名和密码请求登录
2. 服务端收到请求，验证用户名和密码
3. 验证成功后，服务端会签发一个token，再把这个token返回给客户端
4. 客户端收到token后可以把它存储起来，比如放到cookie中
5. 客户端每次向服务端请求资源时需要携带服务端签发的token，可以在cookie或者header中携带
6. 服务端收到请求，然后去验证客户端请求里面带着的token，如果验证成功，就向客户端返回请求数据

Jwt就是一个token的具体实现方式，即：JSON Web Token, 官网地址：https://jwt.io/

1. 首先，前端通过Web表单将自己的用户名和密码发送到后端的接口，这个过程一般是一个POST请求。建议的方式是通过SSL加密的传输(HTTPS)，从而避免敏感信息被嗅探
2. 后端核对用户名和密码成功后，将包含用户信息的数据作为JWT的Payload，将其与JWT Header分别进行Base64编码拼接后签名，形成一个JWT Token，形成的JWT Token就是一个如同lll.zzz.xxx的字符串
3. 后端将JWT Token字符串作为登录成功的结果返回给前端。前端可以将返回的结果保存在浏览器中，退出登录时删除保存的JWT Token即可
4. 前端在每次请求时将JWT Token放入HTTP请求头中的Authorization属性中(解决XSS和XSRF问题)
5. 后端检查前端传过来的JWT Token，验证其有效性，比如检查签名是否正确、是否过期、token的接收方是否是自己等等
6. 验证通过后，后端解析出JWT Token中包含的用户信息，进行其他逻辑操作(一般是根据用户信息得到权限等)，返回结果

JWT结构

JWT由3部分组成：标头(Header)、有效载荷(Payload)和签名(Signature)。在传输的时候，会将JWT的3部分分别进行Base64编码后用.进行连接形成最终传输的字符串

官网图

header

​ JWT头是一个描述JWT元数据的JSON对象，alg属性表示签名使用的算法，默认为HMAC SHA256（写为HS256）；typ属性表示令牌的类型，JWT令牌统一写为JWT。最后，使用Base64 URL算法将上述JSON对象转换为字符串保存

Payload

​ 有效载荷部分，是JWT的主体内容部分，也是一个JSON对象**，包含需要传递的数据。 JWT指定七个默认字段供选择

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

这些预定义的字段并不要求强制使用。除以上默认字段外，我们还可以自定义私有字段，一般会把包含用户信息的数据放到payload中，如下例：

{
  "sub": "1234567890",
  "name": "什么是快乐",
  "admin": true
}

当然要注意的是：

JWT 默认的加密只是通过base64转换，所以拿到JWT后就可以转换原本的JSON数据，所以不能把一些敏感数据放在JWT中，如用户密码等，JWT只是适合在网络中传输一些非敏感的信息

Signature

签名哈希部分是对上面两部分数据签名，需要使用base64编码后的header和payload数据，通过指定的算法生成哈希，以确保数据不会被篡改。首先，需要指定一个密钥（secret）。该密码仅仅为保存在服务器中，并且不能向用户公开。然后，使用header中指定的签名算法（默认情况下为HMAC SHA256）根据以下公式生成签名
$$HMACSHA256(base64UrlEncode(header)+"."+base64UrlEncode(payload),secret)$$
在计算出签名哈希后，JWT头，有效载荷和签名哈希的三个部分组合成一个字符串，每个部分用.分隔，就构成整个JWT对象

注意JWT每部分的作用，在服务端接收到客户端发送过来的JWT token之后：

1. header和payload可以直接利用base64解码出原文，从header中获取哈希签名的算法，从payload中获取有效数据
2. signature由于使用了不可逆的加密算法，无法解码出原文，它的作用是校验token有没有被篡改。服务端获取header中的加密算法之后，利用该算法加上secretKey对header、payload进行加密，比对加密后的数据和客户端发送过来的是否一致。注意secretKey只能保存在服务端，而且对于不同的加密算法其含义有所不同，一般对于MD5类型的摘要加密算法，secretKey实际上代表的是盐值

实际开发使用思路

因为token 有时效性，一些需求是：只要用户在一段时间内做了操作，token过期时间可以延长

1. 在登录验证通过后，给用户生成一个对应的随机token(注意这个token不是指jwt，可以用uuid等算法生成)，然后将这个token作为key的一部分，用户信息作为value存入Redis，并设置过期时间，这个过期时间就是登录失效的时间
2. 将第1步中生成的随机token作为JWT的payload生成JWT字符串返回给前端
3. 前端之后每次请求都在请求头中的Authorization字段中携带JWT字符串
4. 后端定义一个拦截器，每次收到前端请求时，都先从请求头中的Authorization字段中取出JWT字符串并进行验证，验证通过后解析出payload中的随机token，然后再用这个随机token得到key，从Redis中获取用户信息，如果能获取到就说明用户已经登录
5. 确认用户已经登陆，则可以将redis中的用户基本信息放入ThreadLocal中，后面的业务代码中就能通过ThreadLocal.get()获取本次请求的登陆人信息
6. 在业务操作结束后，可以增加redis过期时间。

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