Finnnnnnn 2019-06-29
好久没写博客了,因为最近公司要求我学spring cloud
,早点将以前软件迁移到新的架构上。所以我那个拼命的学呐,总是图快,很多关键的笔记没有做好记录,现在又遗忘了很多关键的技术点,极其罪恶!
现在想一想,还是踏踏实实的走比较好。这不,今天我冒了个泡,来补一补前面我所学所忘的知识点。
想要解锁更多新姿势?请访问我的博客。
今天我么聊一聊JWT。
关于JWT,相信很多人都已经看过用过,他是基于json
数据结构的认证规范,简单的说就是验证用户登没登陆的玩意。这时候你可能回想,哎哟,不是又那个session么,分布式系统用redis
做分布式session,那这个jwt有什么好处呢?
请听我慢慢诉说这历史!
HTTP BASIC auth,别看它名字那么长那么生,你就认为这个玩意很高大上。其实原理很简单,简单的说就是每次请求API的时候,都会把用户名和密码通过restful API
传给服务端。这样就可以实现一个无状态思想,即每次HTTP请求和以前都没有啥关系,只是获取目标URI,得到目标内容之后,这次连接就被杀死,没有任何痕迹。你可别一听无状态,正是现在的热门思想,就觉得很厉害。其实他的缺点还是又的,我们通过http请求发送给服务端的时候,很有可能将我们的用户名密码直接暴漏给第三方客户端,风险特别大,因此生产环境下用这个方法很少。
session和cookie老生常谈了。开始时,都会在服务端全局创建session对象,session对象保存着各种关键信息,同时向客户端发送一组sessionId
,成为一个cookie对象保存在浏览器中。
当认证时,cookie的数据会传入服务端与session进行匹配,进而进行数据认证。
此时,实现的是一个有状态的思想,即该服务的实例可以将一部分数据随时进行备份,并且在创建一个新的有状态服务时,可以通过备份恢复这些数据,以达到数据持久化的目的。
这种认证方法基本是现在软件最常用的方法了,它有一些自己的缺点:
token 即使是在计算机领域中也有不同的定义,这里我们说的token,是指 访问资源的凭据 。使用基于 Token 的身份验证方法,在服务端不需要存储用户的登录记录。大概的流程是 这样的:
Token机制,我认为其本质思想就是将session中的信息简化很多,当作cookie用,也就是客户端的“session”。
那Token机制相对于Cookie机制又有什么好处呢?
说了那么多token认证的好处,但他其实并没有想象的那么神,token 也并不是没有问题。
正常情况下要比 session_id 更大,需要消耗更多流量,挤占更多带宽,假如你的网站每月有 10 万次的浏览器,就意味着要多开销几十兆的流量。听起来并不多,但日积月累也是不小一笔开销。实际上,许多人会在 JWT 中存储的信息会更多。
在网站上使用 JWT,对于用户加载的几乎所有页面,都需要从缓存/数据库中加载用户信息,如果对于高流量的服务,你确定这个操作合适么?如果使用redis进行缓存,那么效率上也并不能比 session 更高效
JWT 的卖点之一就是加密签名,由于这个特性,接收方得以验证 JWT 是否有效且被信任。但是大多数 Web 身份认证应用中,JWT 都会被存储到 Cookie 中,这就是说你有了两个层面的签名。听着似乎很牛逼,但是没有任何优势,为此,你需要花费两倍的 CPU 开销来验证签名。对于有着严格性能要求的 Web 应用,这并不理想,尤其对于单线程环境。
现在我们来说说今天的主角,JWT
JSON Web Token(JWT)是一个非常轻巧的规范。这个规范允许我们使用JWT在用 户和服务器之间传递安全可靠的信息
一个JWT实际上就是一个字符串,它由三部分组成,头部、载荷与签名。
头部用于描述关于该JWT的最基本的信息,例如其类型以及签名所用的算法等。这也可以 被表示成一个JSON对象。
{ "typ":"JWT", "alg":"HS256" }
这就是头部的明文内容,第一部分说明他是一个jwt,第二部分则指出签名算法用的是HS256算法。
然后将这个头部进行BASE64编码,编码后形成头部:
eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9
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(建议但不强制使用)
(2)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.
(3)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。
{ "sub":"1234567890", "name":"tengshe789", "admin": true }
上面就是一个简单的载荷的明文,接下来使用base64加密:
eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiYWRtaW4iOnRydWV9
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:
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。
TJVA95OrM7E2cBab30RMHrHDcEfxjoYZgeFONFh7HgQ
eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6I kpvaG4gRG9lIiwiYWRtaW4iOnRydWV9.TJVA95OrM7E2cBab30RMHrHDcEfxjoYZgeFONFh7Hg Q
现在一般实现jwt,都使用Apache 的开源项目JJWT(一个提供端到端的JWT创建和验证的Java库)。
<!-- https://mvnrepository.com/artifact/io.jsonwebtoken/jjwt --> <dependency> <groupId>io.jsonwebtoken</groupId> <artifactId>jjwt</artifactId> <version>0.7.0</version> </dependency>
public class CreateJWT { public static void main(String[] args) throws Exception{ JwtBuilder builder = Jwts.builder().setId("123") .setSubject("jwt所面向的用户") .setIssuedAt(new Date()) .signWith(SignatureAlgorithm.HS256,"tengshe789"); String s = builder.compact(); System.out.println(s); //eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJqdGkiOiIxMjMiLCJzdWIiOiJqd3TmiYDpnaLlkJHnmoTnlKjmiLciLCJpYXQiOjE1NDM3NTk0MjJ9.1sIlEynqqZmA4PbKI6GgiP3ljk_aiypcsUxSN6-ATIA } }
结果如图:
(注意,jjwt不支持jdk11,0.9.1以后的jjwt必须实现signWith()方法才能实现)
public class ParseJWT { public static void main(String[] args) { String token = "eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJqdGkiOiIxMjMiLCJzdWIiOiJqd3TmiYDpnaLlkJHnmoTnlKjmiLciLCJpYXQiOjE1NDM3NTk0MjJ9.1sIlEynqqZmA4PbKI6GgiP3ljk_aiypcsUxSN6-ATIA"; Claims claims = Jwts.parser().setSigningKey("tengshe789").parseClaimsJws(token).getBody(); System.out.println("id"+claims.getId()); System.out.println("Subject"+claims.getSubject()); System.out.println("IssuedAt"+claims.getIssuedAt()); } }
结果如图:
在企业级系统中,通常内部会有非常多的工具平台供大家使用,比如人力资源,代码管理,日志监控,预算申请等等。如果每一个平台都实现自己的用户体系的话无疑是巨大的浪费,所以公司内部会有一套公用的用户体系,用户只要登陆之后,就能够访问所有的系统。
这就是 单点登录(SSO: Single Sign-On)
SSO 是一类解决方案的统称,而在具体的实施方面,一般有两种策略可供选择:
欲扬先抑,先说说几个重要的知识点。
认证 的作用在于认可你有权限访问系统,用于鉴别访问者是否是合法用户。负责认证的服务通常称为 Authorization Server 或者 Identity Provider,以下简称 IdP
授权 用于决定你有访问哪些资源的权限。大多数人不会区分这两者的区别,因为站在用户的立场上。而作为系统的设计者来说,这两者是有差别的,这是不同的两个工作职责,我们可以只需要认证功能,而不需要授权功能,甚至不需要自己实现认证功能,而借助 Google 的认证系统,即用户可以用 Google 的账号进行登陆。负责提供资源(API调用)的服务称为 Resource Server 或者 Service Provider,以下简称 SP
OAuth(开放授权)是一个开放的授权标准,允许用户让第三方应用访问该用户在 某一web服务上存储的私密的资源(如照片,视频,联系人列表),而无需将用户名和密码提供给第三方应用。
流程可以参考如下:
简单的来说,就是你要访问一个应用服务,先找它要一个request token
(请求令牌),再把这个request token
发到第三方认证服务器,此时第三方认证服务器会给你一个aceess token
(通行令牌), 有了aceess token
你就可以使用你的应用服务了。
注意图中第4步兑换 access token
的过程中,很多第三方系统,如Google ,并不会仅仅返回 access token
,还会返回额外的信息,这其中和之后更新相关的就是 refresh token
。一旦 access token
过期,你就可以通过 refresh token
再次请求 access token
。
当然了,流程是根据你的请求方式和访问的资源类型而定的,业务很多也是不一样的,我这是简单的聊聊。
现在这种方法比较常见,常见的譬如使用QQ快速登陆,用的基本的都是这种方法。
我们用一个很火的开源项目Cloud-Admin为栗子,来分析一下jwt的应用。
Cloud-Admin是基于Spring Cloud微服务化开发平台,具有统一授权、认证后台管理系统,其中包含具备用户管理、资源权限管理、网关API管理等多个模块,支持多业务系统并行开发。
鉴权中心功能在ace-auth
与ace-gate
下。
下面是官方提供的架构模型。
可以看到,AuthServer
在架构的中心环节,要访问服务,必须需要鉴权中心的JWT鉴权。
先看实体类,这里鉴权中心定义了一组客户端实体,如下:
@Table(name = "auth_client") @Getter @Setter public class Client { @Id private Integer id; private String code; private String secret; private String name; private String locked = "0"; private String description; @Column(name = "crt_time") private Date crtTime; @Column(name = "crt_user") private String crtUser; @Column(name = "crt_name") private String crtName; @Column(name = "crt_host") private String crtHost; @Column(name = "upd_time") private Date updTime; @Column(name = "upd_user") private String updUser; @Column(name = "upd_name") private String updName; @Column(name = "upd_host") private String updHost; private String attr1; private String attr2; private String attr3; private String attr4; private String attr5; private String attr6; private String attr7; private String attr8;
对应数据库:
CREATE TABLE `auth_client` ( `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT, `code` varchar(255) DEFAULT NULL COMMENT '服务编码', `secret` varchar(255) DEFAULT NULL COMMENT '服务密钥', `name` varchar(255) DEFAULT NULL COMMENT '服务名', `locked` char(1) DEFAULT NULL COMMENT '是否锁定', `description` varchar(255) DEFAULT NULL COMMENT '描述', `crt_time` datetime DEFAULT NULL COMMENT '创建时间', `crt_user` varchar(255) DEFAULT NULL COMMENT '创建人', `crt_name` varchar(255) DEFAULT NULL COMMENT '创建人姓名', `crt_host` varchar(255) DEFAULT NULL COMMENT '创建主机', `upd_time` datetime DEFAULT NULL COMMENT '更新时间', `upd_user` varchar(255) DEFAULT NULL COMMENT '更新人', `upd_name` varchar(255) DEFAULT NULL COMMENT '更新姓名', `upd_host` varchar(255) DEFAULT NULL COMMENT '更新主机', `attr1` varchar(255) DEFAULT NULL, `attr2` varchar(255) DEFAULT NULL, `attr3` varchar(255) DEFAULT NULL, `attr4` varchar(255) DEFAULT NULL, `attr5` varchar(255) DEFAULT NULL, `attr6` varchar(255) DEFAULT NULL, `attr7` varchar(255) DEFAULT NULL, `attr8` varchar(255) DEFAULT NULL, PRIMARY KEY (`id`) ) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=14 DEFAULT CHARSET=utf8mb4;
这些是每组微服务客户端的信息
第二个实体类,就是客户端_服务的实体,也就是对应着那些微服务客户端能调用哪些微服务客户端:
大概对应的就是微服务间调用权限关系。
@Table(name = "auth_client_service") public class ClientService { @Id private Integer id; @Column(name = "service_id") private String serviceId; @Column(name = "client_id") private String clientId; private String description; @Column(name = "crt_time") private Date crtTime; @Column(name = "crt_user") private String crtUser; @Column(name = "crt_name") private String crtName; @Column(name = "crt_host") private String crtHost;}
我们跳着看,先看接口层
@RestController @RequestMapping("jwt") @Slf4j public class AuthController { @Value("${jwt.token-header}") private String tokenHeader; @Autowired private AuthService authService; @RequestMapping(value = "token", method = RequestMethod.POST) public ObjectRestResponse<String> createAuthenticationToken( @RequestBody JwtAuthenticationRequest authenticationRequest) throws Exception { log.info(authenticationRequest.getUsername()+" require logging..."); final String token = authService.login(authenticationRequest); return new ObjectRestResponse<>().data(token); } @RequestMapping(value = "refresh", method = RequestMethod.GET) public ObjectRestResponse<String> refreshAndGetAuthenticationToken( HttpServletRequest request) throws Exception { String token = request.getHeader(tokenHeader); String refreshedToken = authService.refresh(token); return new ObjectRestResponse<>().data(refreshedToken); } @RequestMapping(value = "verify", method = RequestMethod.GET) public ObjectRestResponse<?> verify(String token) throws Exception { authService.validate(token); return new ObjectRestResponse<>(); } }
这里放出了三个接口
先说第一个接口,创建token
。
具体逻辑如下:
每一个用户登陆进来时,都会进入这个环节。根据request中用户的用户名和密码,利用feign
客户端的拦截器拦截request,然后使用作者写的JwtTokenUtil
里面的各种方法取出token中的key和密钥,验证token是否正确,正确则用authService.login(authenticationRequest);
的方法返回出去一个新的token。
public String login(JwtAuthenticationRequest authenticationRequest) throws Exception { UserInfo info = userService.validate(authenticationRequest); if (!StringUtils.isEmpty(info.getId())) { return jwtTokenUtil.generateToken(new JWTInfo(info.getUsername(), info.getId() + "", info.getName())); } throw new UserInvalidException("用户不存在或账户密码错误!"); }
下图是详细逻辑图:
作者写了个注解的入口,使用@EnableAceAuthClient
即自动开启微服务(客户端)的鉴权管理
@Target(ElementType.TYPE) @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) @Import(AutoConfiguration.class) @Documented @Inherited public @interface EnableAceAuthClient { }
接着沿着注解的入口看
@Configuration @ComponentScan({"com.github.wxiaoqi.security.auth.client","com.github.wxiaoqi.security.auth.common.event"}) public class AutoConfiguration { @Bean ServiceAuthConfig getServiceAuthConfig(){ return new ServiceAuthConfig(); } @Bean UserAuthConfig getUserAuthConfig(){ return new UserAuthConfig(); } }
注解会自动的将客户端的用户token和服务token的关键信息加载到bean中
作者重写了okhttp3
拦截器的方法,每一次微服务客户端请求的token都会被拦截下来,验证服务调用服务的token和用户调用服务的token是否过期,过期则返回新的token
@Override public Response intercept(Chain chain) throws IOException { Request newRequest = null; if (chain.request().url().toString().contains("client/token")) { newRequest = chain.request() .newBuilder() .header(userAuthConfig.getTokenHeader(), BaseContextHandler.getToken()) .build(); } else { newRequest = chain.request() .newBuilder() .header(userAuthConfig.getTokenHeader(), BaseContextHandler.getToken()) .header(serviceAuthConfig.getTokenHeader(), serviceAuthUtil.getClientToken()) .build(); } Response response = chain.proceed(newRequest); if (HttpStatus.FORBIDDEN.value() == response.code()) { if (response.body().string().contains(String.valueOf(CommonConstants.EX_CLIENT_INVALID_CODE))) { log.info("Client Token Expire,Retry to request..."); serviceAuthUtil.refreshClientToken(); newRequest = chain.request() .newBuilder() .header(userAuthConfig.getTokenHeader(), BaseContextHandler.getToken()) .header(serviceAuthConfig.getTokenHeader(), serviceAuthUtil.getClientToken()) .build(); response = chain.proceed(newRequest); } } return response; }
第二道拦截器是来自spring容器的,第一道feign拦截器只是验证了两个token是否过期,但token真实的权限却没验证。接下来就要验证两个token的权限问题了。
服务调用权限代码如下:
@Override public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception { HandlerMethod handlerMethod = (HandlerMethod) handler; // 配置该注解,说明不进行服务拦截 IgnoreClientToken annotation = handlerMethod.getBeanType().getAnnotation(IgnoreClientToken.class); if (annotation == null) { annotation = handlerMethod.getMethodAnnotation(IgnoreClientToken.class); } if(annotation!=null) { return super.preHandle(request, response, handler); } String token = request.getHeader(serviceAuthConfig.getTokenHeader()); IJWTInfo infoFromToken = serviceAuthUtil.getInfoFromToken(token); String uniqueName = infoFromToken.getUniqueName(); for(String client:serviceAuthUtil.getAllowedClient()){ if(client.equals(uniqueName)){ return super.preHandle(request, response, handler); } } throw new ClientForbiddenException("Client is Forbidden!"); }
用户权限:
@Override public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception { HandlerMethod handlerMethod = (HandlerMethod) handler; // 配置该注解,说明不进行用户拦截 IgnoreUserToken annotation = handlerMethod.getBeanType().getAnnotation(IgnoreUserToken.class); if (annotation == null) { annotation = handlerMethod.getMethodAnnotation(IgnoreUserToken.class); } if (annotation != null) { return super.preHandle(request, response, handler); } String token = request.getHeader(userAuthConfig.getTokenHeader()); if (StringUtils.isEmpty(token)) { if (request.getCookies() != null) { for (Cookie cookie : request.getCookies()) { if (cookie.getName().equals(userAuthConfig.getTokenHeader())) { token = cookie.getValue(); } } } } IJWTInfo infoFromToken = userAuthUtil.getInfoFromToken(token); BaseContextHandler.setUsername(infoFromToken.getUniqueName()); BaseContextHandler.setName(infoFromToken.getName()); BaseContextHandler.setUserID(infoFromToken.getId()); return super.preHandle(request, response, handler); } @Override public void afterCompletion(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, Exception ex) throws Exception { BaseContextHandler.remove(); super.afterCompletion(request, response, handler, ex); }
该框架中所有的请求都会走网关服务(ace-gatev2),通过网关,来验证token是否过期异常,验证token是否不存在,验证token是否有权限进行服务。
下面是核心代码:
@Override public Mono<Void> filter(ServerWebExchange serverWebExchange, GatewayFilterChain gatewayFilterChain) { log.info("check token and user permission...."); LinkedHashSet requiredAttribute = serverWebExchange.getRequiredAttribute(ServerWebExchangeUtils.GATEWAY_ORIGINAL_REQUEST_URL_ATTR); ServerHttpRequest request = serverWebExchange.getRequest(); String requestUri = request.getPath().pathWithinApplication().value(); if (requiredAttribute != null) { Iterator<URI> iterator = requiredAttribute.iterator(); while (iterator.hasNext()){ URI next = iterator.next(); if(next.getPath().startsWith(GATE_WAY_PREFIX)){ requestUri = next.getPath().substring(GATE_WAY_PREFIX.length()); } } } final String method = request.getMethod().toString(); BaseContextHandler.setToken(null); ServerHttpRequest.Builder mutate = request.mutate(); // 不进行拦截的地址 if (isStartWith(requestUri)) { ServerHttpRequest build = mutate.build(); return gatewayFilterChain.filter(serverWebExchange.mutate().request(build).build()); } IJWTInfo user = null; try { user = getJWTUser(request, mutate); } catch (Exception e) { log.error("用户Token过期异常", e); return getVoidMono(serverWebExchange, new TokenForbiddenResponse("User Token Forbidden or Expired!")); } List<PermissionInfo> permissionIfs = userService.getAllPermissionInfo(); // 判断资源是否启用权限约束 Stream<PermissionInfo> stream = getPermissionIfs(requestUri, method, permissionIfs); List<PermissionInfo> result = stream.collect(Collectors.toList()); PermissionInfo[] permissions = result.toArray(new PermissionInfo[]{}); if (permissions.length > 0) { if (checkUserPermission(permissions, serverWebExchange, user)) { return getVoidMono(serverWebExchange, new TokenForbiddenResponse("User Forbidden!Does not has Permission!")); } } // 申请客户端密钥头 mutate.header(serviceAuthConfig.getTokenHeader(), serviceAuthUtil.getClientToken()); ServerHttpRequest build = mutate.build(); return gatewayFilterChain.filter(serverWebExchange.mutate().request(build).build()); }
总的来说,鉴权和网关模块就说完了。作者代码构思极其精妙,使用在大型的权限系统中,可以巧妙的减少耦合性,让服务鉴权粒度细化,方便管理。
此片完了~ 想要了解更多精彩新姿势?
请访问我的个人博客
本篇为原创内容,已在个人博客率先发表,随后看心情可能会在CSDN,segmentfault,掘金,简书,开源中国同步发出。如有雷同,缘分呢兄弟。赶快加个好友,咱们两个想个号码, 买个彩票,先挣他个几百万