详解用JWT对SpringCloud进行认证和鉴权

jwt(json web token)是基于rfc 7519标准定义的一种可以安全传输的小巧和自包含的json对象。由于数据是使用数字签名的，所以是可信任的和安全的。jwt可以使用hmac算法对secret进行加密或者使用rsa的公钥私钥对来进行签名。

jwt通常由头部(header)，负载(payload)，签名(signature)三个部分组成，中间以.号分隔，其格式为header.payload.signature

header：声明令牌的类型和使用的算法

• alg：签名的算法
• typ：token的类型，比如jwt

payload：也称为jwt claims，包含用户的一些信息

系统保留的声明（reserved claims）：

• iss (issuer)：签发人
• exp (expiration time)：过期时间
• sub (subject)：主题
• aud (audience)：受众用户
• nbf (not before)：在此之前不可用
• iat (issued at)：签发时间
•  jti (jwt id)：jwt唯一标识，能用于防止jwt重复使用

公共的声明(public)：见

私有的声明(private claims)：根据业务需要自己定义的数据

signature：签名

签名格式： hmacsha256(base64urlencode(header) + "." + base64urlencode(payload), secret)

jwt的特点：

• jwt默认是不加密的，不能把用户敏感类信息放在payload部分。
• jwt 不仅可以用于认证，也可以用于交换信息。
• jwt的最大缺点是服务器不保存会话状态，所以在使用期间不可能取消令牌或更改令牌的权限。
• jwt本身包含认证信息，为了减少盗用，jwt的有效期不宜设置太长。
• 为了减少盗用和窃取，jwt不建议使用http协议来传输代码，而是使用加密的https协议进行传输。
• 首次生成token比较慢，比较耗cpu，在高并发的情况下需要考虑cpu占用问题。
• 生成的token比较长，可能需要考虑流量问题。

认证原理：

• 客户端向服务器申请授权，服务器认证以后，生成一个token字符串并返回给客户端，此后客户端在请求
• 受保护的资源时携带这个token，服务端进行验证再从这个token中解析出用户的身份信息。

jwt的使用方式：一种做法是放在http请求的头信息authorization字段里面，格式如下：

authorization: <token>

 需要将服务器设置为接受来自所有域的请求，用access-control-allow-origin: *

  另一种做法是，跨域的时候，jwt就放在post请求的数据体里面。

对jwt实现token续签的做法：

1、额外生成一个refreshtoken用于获取新token，refreshtoken需存储于服务端，其过期时间比jwt的过期时间要稍长。

2、用户携带refreshtoken参数请求token刷新接口，服务端在判断refreshtoken未过期后，取出关联的用户信息和当前token。

3、使用当前用户信息重新生成token，并将旧的token置于黑名单中，返回新的token。

创建用于登录认证的工程auth-service：

1、 创建pom.xml文件

<project xmlns="http://maven.apache.org/pom/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/xmlschema-instance" 
 xsi:schemalocation="http://maven.apache.org/pom/4.0.0 http://maven.apache.org/maven-v4_0_0.xsd"> 
 <modelversion>4.0.0</modelversion> 
 <groupid>com.seasy.springcloud</groupid> 
 <artifactid>auth-service</artifactid> 
 <version>1.0.0</version> 
 <packaging>jar</packaging> 
  
 <parent> 
  <groupid>org.springframework.boot</groupid> 
  <artifactid>spring-boot-starter-parent</artifactid> 
  <version>2.0.8.release</version> 
  <relativepath/> 
 </parent> 
 
 <properties> 
  <java.version>1.8</java.version> 
  <project.build.sourceencoding>utf-8</project.build.sourceencoding> 
  <project.reporting.outputencoding>utf-8</project.reporting.outputencoding> 
 </properties> 
  
 <dependencies> 
  <dependency>  
    <groupid>org.springframework.boot</groupid>  
    <artifactid>spring-boot-starter-web</artifactid> 
  </dependency> 
  <dependency> 
    <groupid>org.springframework.boot</groupid> 
    <artifactid>spring-boot-starter-actuator</artifactid> 
  </dependency> 
   
  <!-- spring cloud --> 
  <dependency> 
    <groupid>org.springframework.cloud</groupid> 
    <artifactid>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactid> 
  </dependency> 
   
  <!-- redis --> 
  <dependency> 
    <groupid>org.springframework.boot</groupid> 
    <artifactid>spring-boot-starter-data-redis</artifactid> 
  </dependency> 
  <dependency> 
    <groupid>org.apache.commons</groupid> 
    <artifactid>commons-pool2</artifactid> 
  </dependency> 
   
  <!-- jwt --> 
  <dependency> 
    <groupid>com.auth0</groupid> 
    <artifactid>java-jwt</artifactid> 
    <version>3.7.0</version> 
  </dependency> 
 </dependencies> 
  
 <dependencymanagement> 
  <dependencies> 
    <dependency> 
      <groupid>org.springframework.cloud</groupid> 
      <artifactid>spring-cloud-dependencies</artifactid> 
      <version>finchley.release</version> 
      <type>pom</type> 
      <scope>import</scope> 
    </dependency> 
  </dependencies> 
 </dependencymanagement> 
</project> 

2、jwt工具类

public class jwtutil { 
  public static final string secret_key = "123456"; //秘钥 
  public static final long token_expire_time = 5 * 60 * 1000; //token过期时间 
  public static final long refresh_token_expire_time = 10 * 60 * 1000; //refreshtoken过期时间 
  private static final string issuer = "issuer"; //签发人 
 
  /** 
   * 生成签名 
   */ 
  public static string generatetoken(string username){ 
    date now = new date(); 
    algorithm algorithm = algorithm.hmac256(secret_key); //算法 
     
    string token = jwt.create() 
      .withissuer(issuer) //签发人 
      .withissuedat(now) //签发时间 
      .withexpiresat(new date(now.gettime() + token_expire_time)) //过期时间 
      .withclaim("username", username) //保存身份标识 
      .sign(algorithm); 
    return token; 
  } 
   
  /** 
   * 验证token 
   */ 
  public static boolean verify(string token){ 
    try { 
      algorithm algorithm = algorithm.hmac256(secret_key); //算法 
      jwtverifier verifier = jwt.require(algorithm) 
          .withissuer(issuer) 
          .build(); 
      verifier.verify(token); 
      return true; 
    } catch (exception ex){ 
      ex.printstacktrace(); 
    } 
    return false; 
  } 
   
  /** 
   * 从token获取username 
   */ 
  public static string getusername(string token){ 
    try{ 
      return jwt.decode(token).getclaim("username").asstring(); 
    }catch(exception ex){ 
      ex.printstacktrace(); 
    } 
    return ""; 
  } 
}

3、logincontroller类

@restcontroller 
public class logincontroller { 
  @autowired 
  stringredistemplate redistemplate; 
   
  /** 
   * 登录认证 
   * @param username 用户名 
   * @param password 密码 
   */ 
  @getmapping("/login") 
  public authresult login(@requestparam string username, @requestparam string password) { 
    if("admin".equals(username) && "admin".equals(password)){ 
      //生成token 
      string token = jwtutil.generatetoken(username); 
       
      //生成refreshtoken 
      string refreshtoken = stringutil.getuuidstring(); 
       
      //数据放入redis 
      redistemplate.opsforhash().put(refreshtoken, "token", token); 
      redistemplate.opsforhash().put(refreshtoken, "username", username); 
       
      //设置token的过期时间 
      redistemplate.expire(refreshtoken, jwtutil.refresh_token_expire_time, timeunit.milliseconds); 
       
      return new authresult(0, "success", token, refreshtoken); 
    }else{ 
      return new authresult(1001, "username or password error"); 
    } 
  } 
   
  /** 
   * 刷新token 
   */ 
  @getmapping("/refreshtoken") 
  public authresult refreshtoken(@requestparam string refreshtoken) { 
    string username = (string)redistemplate.opsforhash().get(refreshtoken, "username"); 
    if(stringutil.isempty(username)){ 
      return new authresult(1003, "refreshtoken error"); 
    } 
 
    //生成新的token 
    string newtoken = jwtutil.generatetoken(username); 
    redistemplate.opsforhash().put(refreshtoken, "token", newtoken); 
    return new authresult(0, "success", newtoken, refreshtoken); 
  } 
 
  @getmapping("/") 
  public string index() { 
    return "auth-service: " + localdatetime.now().format(datetimeformatter.ofpattern("yyyy-mm-dd hh:mm:ss")); 
  } 
} 

4、application配置信息

spring.application.name=auth-service 
server.port=4040 
 
eureka.instance.hostname=${spring.cloud.client.ip-address} 
eureka.instance.instance-id=${spring.cloud.client.ip-address}:${server.port} 
eureka.instance.prefer-ip-address=true 
 
eureka.client.service-url.defaultzone=http://root:123456@${eureka.instance.hostname}:7001/eureka/ 
 
#redis 
spring.redis.database=0 
spring.redis.timeout=3000ms 
spring.redis.lettuce.pool.max-active=100 
spring.redis.lettuce.pool.max-wait=-1ms 
spring.redis.lettuce.pool.min-idle=0 
spring.redis.lettuce.pool.max-idle=8 
 
#standalone 
spring.redis.host=192.168.134.134 
spring.redis.port=7001 
 
#sentinel 
#spring.redis.sentinel.master=mymaster 
#spring.redis.sentinel.nodes=192.168.134.134:26379,192.168.134.134:26380 

5、启动类

@springbootapplication 
@enableeurekaclient 
public class main{ 
  public static void main(string[] args){ 
    springapplication.run(main.class, args); 
  } 
} 

改造springcloud gateway工程

1、在pom.xml文件添加依赖

<!-- redis --> 
<dependency> 
  <groupid>org.springframework.boot</groupid> 
  <artifactid>spring-boot-starter-data-redis</artifactid> 
</dependency> 
<dependency> 
  <groupid>org.apache.commons</groupid> 
  <artifactid>commons-pool2</artifactid> 
</dependency> 
 
<!-- jwt --> 
<dependency> 
  <groupid>com.auth0</groupid> 
  <artifactid>java-jwt</artifactid> 
  <version>3.7.0</version> 
</dependency>

2、创建全局过滤器jwtauthfilter

@component 
public class jwtauthfilter implements globalfilter, ordered{ 
  @override 
  public int getorder() { 
    return -100; 
  } 
   
  @override 
  public mono<void> filter(serverwebexchange exchange, gatewayfilterchain chain) { 
    string url = exchange.getrequest().geturi().getpath(); 
     
    //忽略以下url请求 
    if(url.indexof("/auth-service/") >= 0){ 
      return chain.filter(exchange); 
    } 
     
    //从请求头中取得token 
    string token = exchange.getrequest().getheaders().getfirst("authorization"); 
    if(stringutil.isempty(token)){ 
      serverhttpresponse response = exchange.getresponse(); 
      response.setstatuscode(httpstatus.ok); 
      response.getheaders().add("content-type", "application/json;charset=utf-8"); 
       
      response res = new response(401, "401 unauthorized"); 
      byte[] responsebyte = jsonobject.fromobject(res).tostring().getbytes(standardcharsets.utf_8); 
       
      databuffer buffer = response.bufferfactory().wrap(responsebyte); 
      return response.writewith(flux.just(buffer)); 
    } 
     
    //请求中的token是否在redis中存在 
    boolean verifyresult = jwtutil.verify(token); 
    if(!verifyresult){ 
      serverhttpresponse response = exchange.getresponse(); 
      response.setstatuscode(httpstatus.ok); 
      response.getheaders().add("content-type", "application/json;charset=utf-8"); 
 
      response res = new response(1004, "invalid token"); 
      byte[] responsebyte = jsonobject.fromobject(res).tostring().getbytes(standardcharsets.utf_8); 
       
      databuffer buffer = response.bufferfactory().wrap(responsebyte); 
      return response.writewith(flux.just(buffer)); 
    } 
     
    return chain.filter(exchange); 
  } 
} 

3、关键的application配置信息

spring: 
 application: 
  name: service-gateway 
 cloud: 
  gateway: 
   discovery: 
    locator: 
     enabled: true 
     lowercaseserviceid: true 
   routes: 
    #认证服务路由 
    - id: auth-service 
     predicates: 
      - path=/auth-service/** 
     uri: lb://auth-service 
     filters: 
      - stripprefix=1

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持。