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JWT单点登录

什么是JWT？
两种登录状态
jwt实现无状态登录
代码实现

什么是JWT？

JWT，全称是Json Web Token，是JSON风格轻量级的授权和身份认证规范，可实现无状态、分布式的Web应用授权；官网：https://jwt.io

GitHub上jwt的java客户端：https://github.com/jwtk/jjwt

两种登录状态

有状态登录

为了保证客户端cookie的安全性，服务端需要记录每次会话的客户端信息，从而识别客户端身份，根据用户身份进行请求的处理，典型的设计如tomcat中的session。

例如登录：用户登录后，我们把登录者的信息保存在服务端session中，并且给用户一个cookie值，记录对应的session。然后下次请求，用户携带cookie值来，我们就能识别到对应session，从而找到用户的信息。

缺点是什么？

服务端保存大量数据，增加服务端压力
服务端保存用户状态，无法进行水平扩展
客户端请求依赖服务端，多次请求必须访问同一台服务器

即使使用redis保存用户的信息，也会损耗服务器资源。

无状态登录

微服务集群中的每个服务，对外提供的都是Rest风格的接口。而Rest风格的一个最重要的规范就是：服务的无状态性，即：

服务端不保存任何客户端请求者信息
客户端的每次请求必须具备自描述信息，通过这些信息识别客户端身份

带来的好处是什么呢？

客户端请求不依赖服务端的信息，任何多次请求不需要必须访问到同一台服务
服务端的集群和状态对客户端透明
服务端可以任意的迁移和伸缩
减小服务端存储压力

无状态登录流程

无状态登录的流程：

当客户端第一次请求服务时，服务端对用户进行信息认证（登录）
认证通过，将用户信息进行加密形成token，返回给客户端，作为登录凭证
以后每次请求，客户端都携带认证的token
服务的对token进行解密，判断是否有效。

流程图：
在这里插入图片描述

整个登录过程中，最关键的点是什么？

token的安全性

token是识别客户端身份的唯一标示，如果加密不够严密，被人伪造那就完蛋了。

采用何种方式加密才是安全可靠的呢？

我们将采用JWT + RSA非对称加密

jwt实现无状态登录

JWT，全称是Json Web Token，是JSON风格轻量级的授权和身份认证规范，可实现无状态、分布式的Web应用授权；官网：https://jwt.io

GitHub上jwt的java客户端：https://github.com/jwtk/jjwt

数据格式

JWT包含三部分数据：

Header：头部，通常头部有两部分信息：
- token类型：JWT
- 加密方式：base64（HS256）
Payload：载荷，就是有效数据，一般包含下面信息：
- 用户身份信息（注意，这里因为采用base64编码，可解码，因此不要存放敏感信息）
- 注册声明：如token的签发时间，过期时间，签发人等
这部分也会采用base64编码，得到第二部分数据
Signature：签名，是整个数据的认证信息。根据前两步的数据，再加上指定的密钥（secret）（不要泄漏，最好周期性更换），通过base64编码生成。用于验证整个数据完整和可靠性

JWT交互流程

流程图：
在这里插入图片描述
步骤翻译：

1、用户登录
2、服务的认证，通过后根据secret生成token
3、将生成的token返回给浏览器
4、用户每次请求携带token
5、服务端利用公钥解读jwt签名，判断签名有效后，从Payload中获取用户信息
6、处理请求，返回响应结果

因为JWT签发的token中已经包含了用户的身份信息，并且每次请求都会携带，这样服务的就无需保存用户信息，甚至无需去数据库查询，完全符合了Rest的无状态规范。

非对称加密

加密技术是对信息进行编码和解码的技术，编码是把原来可读信息（又称明文）译成代码形式（又称密文），其逆过程就是解码（解密），加密技术的要点是加密算法，加密算法可以分为三类：

对称加密，如AES
- 基本原理：将明文分成N个组，然后使用密钥对各个组进行加密，形成各自的密文，最后把所有的分组密文进行合并，形成最终的密文。
- 优势：算法公开、计算量小、加密速度快、加密效率高
- 缺陷：双方都使用同样密钥，安全性得不到保证
非对称加密，如RSA
- 基本原理：同时生成两把密钥：私钥和公钥，私钥隐秘保存，公钥可以下发给信任客户端
  - 私钥加密，持有公钥才可以解密
  - 公钥加密，持有私钥才可解密
- 优点：安全，难以破解
- 缺点：算法比较耗时
不可逆加密，如MD5，SHA
- 基本原理：加密过程中不需要使用密钥，输入明文后由系统直接经过加密算法处理成密文，这种加密后的数据是无法被解密的，无法根据密文推算出明文。

RSA算法历史：

1977年，三位数学家Rivest、Shamir 和 Adleman 设计了一种算法，可以实现非对称加密。这种算法用他们三个人的名字缩写：RSA

代码实现

本次示例采用SpringBoot工程搭建

核心依赖

<dependency>
	<groupId>org.projectlombok</groupId>
	<artifactId>lombok</artifactId>
	<version>1.16.18</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
    <artifactId>jjwt-api</artifactId>
    <version>0.10.6</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
    <artifactId>jjwt-impl</artifactId>
    <version>0.10.6</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
    <artifactId>jjwt-jackson</artifactId>
    <version>0.10.6</version>
    <scope>runtime</scope>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>joda-time</groupId>
    <artifactId>joda-time</artifactId>
    <version>2.10.3</version>
</dependency>

核心工具类

如果需要使用JWT单点登录，RAS工具类和JWT工具类是必不可少的

JWT工具类

import io.jsonwebtoken.Claims;
import io.jsonwebtoken.Jws;
import io.jsonwebtoken.Jwts;
import io.jsonwebtoken.SignatureAlgorithm;
import org.joda.time.DateTime;

import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;
import java.util.Map;

public class JwtUtils { 
   
    /** * 私钥加密token * * @param map 载荷中的数据 * @param expireMinutes 过期时间，单位秒 * @return * @throws Exception */
    public static String generateToken(Map<String, Object> map, PrivateKey key, int expireMinutes) throws Exception { 
   
        return Jwts.builder()
                .setClaims(map)
                .setExpiration(DateTime.now().plusMinutes(expireMinutes).toDate())
                .signWith(key, SignatureAlgorithm.RS256)
                .compact();
    }

    /** * 公钥解析token * * @param token 用户请求中的token * @return * @throws Exception */
    private static Jws<Claims> parserToken(String token, PublicKey key) { 
   
        return Jwts.parser().setSigningKey(key).parseClaimsJws(token);
    }

    /** * 获取token中的用户信息 * * @param token 用户请求中的令牌 * @return 用户信息 * @throws Exception */
    public static Map<String, Object> getInfoFromToken(String token, PublicKey key) throws Exception { 
   
        Jws<Claims> claimsJws = parserToken(token, key);
        return claimsJws.getBody();
    }

}

RSA工具类

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.nio.file.Files;
import java.security.*;
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;

public class RsaUtils { 
   
    /** * 从文件中读取公钥 * * @param filename 公钥保存路径，相对于classpath * @return 公钥对象 * @throws Exception */
    public static PublicKey getPublicKey(String filename) throws Exception { 
   
        byte[] bytes = readFile(filename);
        return getPublicKey(bytes);
    }

    /** * 从文件中读取密钥 * * @param filename 私钥保存路径，相对于classpath * @return 私钥对象 * @throws Exception */
    public static PrivateKey getPrivateKey(String filename) throws Exception { 
   
        byte[] bytes = readFile(filename);
        return getPrivateKey(bytes);
    }

    /** * 获取公钥 * * @param bytes 公钥的字节形式 * @return * @throws Exception */
    public static PublicKey getPublicKey(byte[] bytes) throws Exception { 
   
        X509EncodedKeySpec spec = new X509EncodedKeySpec(bytes);
        KeyFactory factory = KeyFactory.getInstance("RSA");
        return factory.generatePublic(spec);
    }

    /** * 获取密钥 * * @param bytes 私钥的字节形式 * @return * @throws Exception */
    public static PrivateKey getPrivateKey(byte[] bytes) throws Exception { 
   
        PKCS8EncodedKeySpec spec = new PKCS8EncodedKeySpec(bytes);
        KeyFactory factory = KeyFactory.getInstance("RSA");
        return factory.generatePrivate(spec);
    }

    /** * 根据密文，生存rsa公钥和私钥,并写入指定文件 * * @param publicKeyFilename 公钥文件路径 * @param privateKeyFilename 私钥文件路径 * @param secret 生成密钥的密文 * @throws IOException * @throws NoSuchAlgorithmException */
    public static void generateKey(String publicKeyFilename, String privateKeyFilename, String secret) throws Exception { 
   
        KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
        SecureRandom secureRandom = new SecureRandom(secret.getBytes());
        keyPairGenerator.initialize(2048, secureRandom);
        KeyPair keyPair = keyPairGenerator.genKeyPair();
        // 获取公钥并写出
        byte[] publicKeyBytes = keyPair.getPublic().getEncoded();
        writeFile(publicKeyFilename, publicKeyBytes);
        // 获取私钥并写出
        byte[] privateKeyBytes = keyPair.getPrivate().getEncoded();
        writeFile(privateKeyFilename, privateKeyBytes);
    }

    private static byte[] readFile(String fileName) throws Exception { 
   
        return Files.readAllBytes(new File(fileName).toPath());
    }

    private static void writeFile(String destPath, byte[] bytes) throws IOException { 
   
        File dest = new File(destPath);
        if (!dest.exists()) { 
   
            dest.createNewFile();
        }
        Files.write(dest.toPath(), bytes);
    }
}

测试

公钥和私钥的区别，其实不用太过于纠结，我们可以理解为:

私钥属于私密，用于生成token，返回加密数据给前端
公钥属于公文，用于解析token，返回用户数据给前端

import org.junit.Before;
import org.junit.Test;
import org.junit.runner.RunWith;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
import org.springframework.test.context.junit4.SpringRunner;

import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest(classes = JwtDemoApplication.class)
public class JwtDemoApplicationTests { 
   

	// 公钥文件生成地址
    private static final String PUB_KEY_PATH = "D:\\IT notes\\jwt\\tool\\rsa.pub";
    // 私钥文件生成地址
    private static final String PRI_KEY_PATH = "D:\\IT notes\\jwt\\tool\\rsa.pri";
    
    private PublicKey publicKey;
    private PrivateKey privateKey;

    // 生成公钥和私钥
    @Test
    public void testRsa() throws Exception { 
   
        RsaUtils.generateKey(PUB_KEY_PATH, PRI_KEY_PATH, "234");
    }

    // 先生成 再获取 生成之前把@Before注释掉！
    // 获取公钥和私钥
    @Before
    public void testGetRsa() throws Exception { 
   
        this.publicKey = RsaUtils.getPublicKey(PUB_KEY_PATH);
        this.privateKey = RsaUtils.getPrivateKey(PRI_KEY_PATH);
    }

    // 生成token
    @Test
    public void testGenerateToken() throws Exception { 
   
        Map<String, Object> map = new HashMap<>();
        map.put("id", "11");
        map.put("username", "liuyan");
        // 生成token
        String token = JwtUtils.generateToken(map, privateKey, 1);
        System.out.println("token = " + token);
    }

    // 解析token
    @Test
    public void testParseToken() throws Exception { 
   
        String token = "eyJhbGciOiJSUzI1NiJ9.eyJpZCI6IjExIiwidXNlcm5hbWUiOiJsaXV5YW4iLCJleHAiOjE1ODc2MjYwODZ9.kO22BSWogDJPD6oG92dfFukothGMJej3FKLIfDJRVjGiF_O7kLPSmycmuyByy8wd7X_nOVDCPoMvvhoUzviDsgzIC0xiILoMobwyUDtbYdStCfiLVikqHmnf0Our5tuxwVaPOK2igoWW3zRRI7HG5RLh0p2pUAQe1C-is_8zczn2T5CQ-7vEwPS6U5FLn7_1y8rHNVsKlHqNBdSDxQn7jLOkHkKnRiShZ2_iBuXTzo6uZt2461IV8qk6Lmn35fyX7JHwHIVvuQyniFEsdYNW5t8P3Eo1UEbL3ZD5ZbhcIsK5gnvpXdsne6uK1jHQzClQi-hcGONuHXpS2IkueWEizg";
        // 解析token
        Map<String, Object> map = JwtUtils.getInfoFromToken(token, publicKey);
        System.out.println("id: " + map.get("id"));
        System.out.println("userName: " + map.get("username"));
    }
}

发布者：全栈程序员-用户IM，转载请注明出处：https://javaforall.cn/145057.html原文链接：https://javaforall.cn

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JWT单点登录

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无状态登录

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数据格式

JWT交互流程

非对称加密

代码实现

核心依赖

核心工具类

JWT工具类

RSA工具类

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