JWT——token单点登录认证逻辑实现

转载自：https://blog.csdn.net/kingtok/article/details/110438558

一、什么是单点登录

JSON Web Token

• JSON Web Token (JWT)是一个开放标准(RFC 7519)，它定义了一种紧凑的、自包含的方式，用于作为JSON对象在各方之间安全地传输信息。该信息可以被验证和信任，因为它是数字签名的。

1.1 什么时候你应该用JSON Web Token

下列场景中使用JSON Web Token是很有用的：

• Authorization (授权) : 这是使用JWT的最常见场景。一旦用户登录，后续每个请求都将包含JWT，允许用户访问该令牌允许的路由、服务和资源。单点登录是现在广泛使用的JWT的一个特性，因为它的开销很小，并且可以轻松地跨域使用。
• Information Exchange (信息交换) : 对于安全的在各方之间传输信息而言，JSON Web Tokens无疑是一种很好的方式。因为JWT可以被签名，例如，用公钥/私钥对，你可以确定发送人就是它们所说的那个人。另外，由于签名是使用头和有效负载计算的，您还可以验证内容没有被篡改。

1.2 认证流程

• 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。这一过程- -般是一 个HTTP POST请求。建议的方式是通过SSL加密的传输(https协议) ，从而避免敏感信息被嗅探。

• 后端核对用户名和密码成功后，将用户的id等其他信息作为JWT Payload (负载)，将其与头部分别进行Base64编码拼接后签名，形成一个JWT(Token)。形成的JWT就是一个形同11. zzz. xxx的字符串。token head . payload . singurater

• 后端将JWT字符串作为登录成功的返回结果返回给前端。 前端可以将返回的结果保存在localStorage或sessionStorage上， 退出登录时前端删除保存的JWT即可。

• 前端在每次请求时将JWT放入HTTP Header中的Authorization位。 (解决XSS和XSRF问题)

• 后端检查是否存在，如存在验证JWT的有效性。例如，检查签名是否正确;检查Token是否过期;检查Token的接收方是否是自己(可选)

• 验证通过后后端使用JWT中包含的用户信息进行其他逻辑操作，返回相应结果。

1.3 JWT优势在哪?

• 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
  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

• 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。

• 不需要在服务端保存会话信息，特别适用于分布式微服务。

 1.4 JWT具体包含信息

• header

标头通常由两部分组成:令牌的类型(即JWT) 和所使用的签名算法，例如HMAC SHA256或RSA。 它会使用Base64 编码组成JWT 结构的第一部分。

注意:Base64是一 种编码，也就是说，它是可以被翻译回原来的样子来的。它并不是一种加密过程。

{
	"alg" : "HS256"
	"typ" : "JWT"
}

• Payload

令牌的第二部分是有效负载，其中包含声明。声明是有关实体(通常是用户)和其他数据的声明。同样的，它会使用Base64 编码组成JWT结构的第二部分

{
	"sub" : "HS256"
	"name" : "wang"
	"admin" : "true"
}

•  Signature

前面两部分都是使用Base64进行编码的，即前端可以解开知道里面的信息。Signature 需要使用编码后的header和payload以及我们提供的一个密钥，然后使用header 中指定的签名算法(HS256) 进行签名。签名的作用是保证JWT没有被篡改过

HMACSHA256 (base64Ur1Encode(header) + "." + base64Ur1Encode(payload) , secret); 

二. 实战演示

2.1 整合pom

    4.0.0
    
        org.springframework.boot
        spring-boot-starter-parent
        2.3.3.RELEASE
         
    
    com.chilly
    springboot-jwt-2020
    0.0.1-SNAPSHOT
    springboot-jwt-2020
    Demo project for Spring Boot

    
        1.8
    

    
        
            org.springframework.boot
            spring-boot-starter-web
        

        
        
            org.mybatis.spring.boot
            mybatis-spring-boot-starter
            2.1.3
        

        
        
            com.auth0
            java-jwt
            3.10.3
        

        
        
            mysql
            mysql-connector-java
            5.1.49
        

        
        
            com.alibaba
            druid
            1.1.23
        

        
            org.projectlombok
            lombok
            true
        
        
            org.springframework.boot
            spring-boot-starter-test
            test
            
                
                    org.junit.vintage
                    junit-vintage-engine
                
            
        
    

    
        
            
                org.springframework.boot
                spring-boot-maven-plugin
            
        
    

2.2 测试JWT加密过程

package com.chilly;

import com.auth0.jwt.JWT;
import com.auth0.jwt.JWTVerifier;
import com.auth0.jwt.algorithms.Algorithm;
import com.auth0.jwt.interfaces.DecodedJWT;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;

import java.util.Calendar;
import java.util.Date;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

//@SpringBootTest
class SpringbootJwt2020ApplicationTests {

    //令牌获取
    @Test
    void contextLoads() {
        Map map = new HashMap<>();

        Calendar instance = Calendar.getInstance();
        instance.add(Calendar.SECOND, 2000);

        String token = JWT.create().withHeader(map) //header
                .withClaim("userId", 21)//payload
                .withClaim("username", "xiaochen")//payload
                .withExpiresAt(instance.getTime())//指定令牌的过期时间
                .sign(Algorithm.HMAC256("!Q@W#E$R")) //签名
                ;
        System.out.println(token);
    }

    //令牌验证:根据令牌和签名解析数据
    //常见异常：
    //SignatureVerificationException 签名不一致异常
    //TokenExpiredException 令牌过期异常
    //AlgorithmMismatchException 算法不匹配异常
    //InvalidClaimException 失效的payload异常
    @Test
    void test() {
//        String token = "eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJleHAiOjE1OTk2NDkxMzMsInVzZXJJZCI6MjEsInVzZXJuYW1lIjoieGlhb2NoZW4ifQ.LmTERviRHnmKpOeXO0f9K2nR1C7AovGfAV6Fmx7tcw0";
        String token = "eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJleHAiOjE2MDY4MTYxNzksInVzZXJJZCI6MjEsInVzZXJuYW1lIjoieGlhb2NoZW4ifQ.h1yaTia3FcTjULAc8Xlfa4M3yD-E7z47lcKc7mNw9CM";

        JWTVerifier jwtVerifier = JWT.require(Algorithm.HMAC256("!Q@W#E$R")).build();
        DecodedJWT decodedJWT = jwtVerifier.verify(token);
        System.out.println("用户Id：" + decodedJWT.getClaim("userId").asInt());
        System.out.println("用户名：" + decodedJWT.getClaim("username"));
        System.out.println("过期时间：" + decodedJWT.getExpiresAt());

//        用户Id：21
//        用户名：com.auth0.jwt.impl.JsonNodeClaim@1381794
//        过期时间：Tue Dec 01 17:49:39 CST 2020

    }


}

三. 封装工具类

封装成工具类使用

package com.chilly.utils;

import com.auth0.jwt.JWT;
import com.auth0.jwt.JWTCreator;
import com.auth0.jwt.algorithms.Algorithm;
import com.auth0.jwt.interfaces.DecodedJWT;

import java.util.Calendar;
import java.util.Map;

/**
 * 2020 12.1
 * ktoking
 */
public class JWTUtils {
    private static String SECRET = "token!Q@W#E$R";

    /**
     * 生产token
     */
    public static String getToken(Map map) {
        JWTCreator.Builder builder = JWT.create();

        //payload
        map.forEach((k, v) -> {
            builder.withClaim(k, v);
        });

        Calendar instance = Calendar.getInstance();
        instance.add(Calendar.DATE, 7); //默认7天过期

        builder.withExpiresAt(instance.getTime());//指定令牌的过期时间
        String token = builder.sign(Algorithm.HMAC256(SECRET));//签名
        return token;
    }

    /**
     * 验证token
     */
    public static DecodedJWT verify(String token) {
        //如果有任何验证异常，此处都会抛出异常
        DecodedJWT decodedJWT = JWT.require(Algorithm.HMAC256(SECRET)).build().verify(token);
        return decodedJWT;
    }

//    /**
//     * 获取token中的 payload
//     */
//    public static DecodedJWT getToken(String token) {
//        DecodedJWT decodedJWT = JWT.require(Algorithm.HMAC256(SECRET)).build().verify(token);
//        return decodedJWT;
//    }
}

四. JWT 整合SpringBoot

拦截器验证token

 

4.1 controller层

@RestController
@Slf4j
public class UserController {

    @Resource
    private UserService userService;

    @GetMapping("/user/login")
    public Map login(User user) {
        log.info("用户名：{}", user.getName());
        log.info("password: {}", user.getPassword());

        Map map = new HashMap<>();

        try {
            User userDB = userService.login(user);

            Map payload = new HashMap<>();
            payload.put("id", userDB.getId());
            payload.put("name", userDB.getName());
            String token = JWTUtils.getToken(payload);

            map.put("state", true);
            map.put("msg", "登录成功");
            map.put("token", token);
            return map;
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            map.put("state", false);
            map.put("msg", e.getMessage());
            map.put("token", "");
        }
        return map;
    }

    @PostMapping("/user/test")
    public Map test(HttpServletRequest request) {
        String token = request.getHeader("token");
        DecodedJWT verify = JWTUtils.verify(token);
        String id = verify.getClaim("id").asString();
        String name = verify.getClaim("name").asString();
        log.info("用户id：{}", id);
        log.info("用户名: {}", name);

        //TODO 业务逻辑
        Map map = new HashMap<>();
        map.put("state", true);
        map.put("msg", "请求成功");
        return map;
    }

}

4.2 service层

@Service
public class UserServiceImpl implements UserService {

    @Resource
    private UserDAO userDAO;

    @Override
    @Transactional(propagation = Propagation.SUPPORTS)
    public User login(User user) {
        User userDB = userDAO.login(user);
        if (userDB != null) {
            return userDB;
        }
        throw new RuntimeException("认证失败");
    }
}

4.3 dao层

@Mapper
public interface UserDAO {
    User login(User user);
}

    
        select id,name,password from user where name =#{name} and password=#{password}
    

4.4 创建拦截器

public class JWTInterceptor implements HandlerInterceptor {

    @Override
    public boolean preHandle(HttpServletRequest request,
                             HttpServletResponse response,
                             Object handler) throws Exception {

        //获取请求头中的令牌
        String token = request.getHeader("token");
        log.info("当前token为：{}", token);

        Map map = new HashMap<>();
        try {
            JWTUtils.verify(token);
            return true;
        } catch (SignatureVerificationException e) {
            e.printStackTrace();
            map.put("msg", "签名不一致");
        } catch (TokenExpiredException e) {
            e.printStackTrace();
            map.put("msg", "令牌过期");
        } catch (AlgorithmMismatchException e) {
            e.printStackTrace();
            map.put("msg", "算法不匹配");
        } catch (InvalidClaimException e) {
            e.printStackTrace();
            map.put("msg", "失效的payload");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            map.put("msg", "token无效");
        }

        map.put("state", false);

        //响应到前台: 将map转为json
        String json = new ObjectMapper().writeValueAsString(map);
        response.setContentType("application/json;charset=UTF-8");
        response.getWriter().println(json);
        return false;
    }
}

4.5 使用拦截器

@Configuration
public class InterceptorConfig implements WebMvcConfigurer {

    @Override
    public void addInterceptors(InterceptorRegistry registry) {
        registry.addInterceptor(new JWTInterceptor())
                .addPathPatterns("/user/test")
                .excludePathPatterns("/user/login")
        ;
    }
}

项目源代码 : 项目git地址