過去這段時間主要負責了項目中的用戶管理模塊，用戶管理模塊會涉及到加密及認證流程，加密已經在前面的文章中介紹了，可以閱讀用戶管理模塊：如何保證用戶數據安全。今天就來講講認證功能的技術選型及實現。技術上沒啥難度當然也沒啥挑戰，但是對一個原先沒寫過認證功能的菜雞甜來說也是一種鍛煉吧
技術選型
要實現認證功能，很容易就會想到JWT或者session，但是兩者有啥區別？各自的優缺點？應該Pick誰？奪命三連
區別
基于session和基于JWT的方式的主要區別就是用戶的狀態保存的位置，session是保存在服務端的，而JWT是保存在客戶端的
認證流程
基于session的認證流程
- 用戶在瀏覽器中輸入用戶名和密碼，服務器通過密碼校驗后生成一個session并保存到數據庫
- 服務器為用戶生成一個sessionId，并將具有sesssionId的cookie放置在用戶瀏覽器中，在后續的請求中都將帶有這個cookie信息進行訪問
- 服務器獲取cookie，通過獲取cookie中的sessionId查找數據庫判斷當前請求是否有效
基于JWT的認證流程
- 用戶在瀏覽器中輸入用戶名和密碼，服務器通過密碼校驗后生成一個token并保存到數據庫
- 前端獲取到token，存儲到cookie或者local storage中，在后續的請求中都將帶有這個token信息進行訪問
- 服務器獲取token值，通過查找數據庫判斷當前token是否有效
優缺點
- JWT保存在客戶端，在分布式環境下不需要做額外工作。而session因為保存在服務端，分布式環境下需要實現多機數據共享
- session一般需要結合Cookie實現認證，所以需要瀏覽器支持cookie，因此移動端無法使用session認證方案
安全性
- JWT的payload使用的是base64編碼的，因此在JWT中不能存儲敏感數據。而session的信息是存在服務端的，相對來說更安全
image.png
如果在JWT中存儲了敏感信息，可以解碼出來非常的不安全
性能
- 經過編碼之后JWT將非常長，cookie的限制大小一般是4k，cookie很可能放不下，所以JWT一般放在local storage里面。并且用戶在系統中的每一次http請求都會把JWT攜帶在Header里面，HTTP請求的Header可能比Body還要大。而sessionId只是很短的一個字符串，因此使用JWT的HTTP請求比使用session的開銷大得多
一次性
無狀態是JWT的特點，但也導致了這個問題，JWT是一次性的。想修改里面的內容，就必須簽發一個新的JWT
- 無法廢棄
一旦簽發一個JWT，在到期之前就會始終有效，無法中途廢棄。若想廢棄，一種常用的處理手段是結合redis - 續簽
如果使用JWT做會話管理，傳統的cookie續簽方案一般都是框架自帶的，session有效期30分鐘，30分鐘內如果有訪問，有效期被刷新至30分鐘。一樣的道理，要改變JWT的有效時間，就要簽發新的JWT。最簡單的一種方式是每次請求刷新JWT，即每個HTTP請求都返回一個新的JWT。這個方法不僅暴力不優雅，而且每次請求都要做JWT的加密解密，會帶來性能問題。另一種方法是在redis中單獨為每個JWT設置過期時間，每次訪問時刷新JWT的過期時間
選擇JWT或session
我投JWT一票，JWT有很多缺點，但是在分布式環境下不需要像session一樣額外實現多機數據共享，雖然seesion的多機數據共享可以通過粘性session、session共享、session復制、持久化session、terracoa實現seesion復制等多種成熟的方案來解決這個問題。但是JWT不需要額外的工作，使用JWT不香嗎？且JWT一次性的缺點可以結合redis進行彌補。揚長補短，因此在實際項目中選擇的是使用JWT來進行認證
功能實現
JWT所需依賴
<dependency>
<groupId>com.auth0</groupId>
<artifactId>java-jwt</artifactId>
<version>3.10.3</version>
</dependency>
JWT工具類
public class JWTUtil {
private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(JWTUtil.class);
//私鑰
private static final String TOKEN_SECRET = "123456";
/**
* 生成token，自定義過期時間 毫秒
*
* @param userTokenDTO
* @return
*/
public static String generateToken(UserTokenDTO userTokenDTO) {
try {
// 私鑰和加密算法
Algorithm algorithm = Algorithm.HMAC256(TOKEN_SECRET);
// 設置頭部信息
Map<String, Object> header = new HashMap<>(2);
header.put("Type", "Jwt");
header.put("alg", "HS256");
return JWT.create()
.withHeader(header)
.withClaim("token", JSONObject.toJSONString(userTokenDTO))
//.withExpiresAt(date)
.sign(algorithm);
} catch (Exception e) {
logger.error("generate token occur error, error is:{}", e);
return null;
}
}
/**
* 檢驗token是否正確
*
* @param token
* @return
*/
public static UserTokenDTO parseToken(String token) {
Algorithm algorithm = Algorithm.HMAC256(TOKEN_SECRET);
JWTVerifier verifier = JWT.require(algorithm).build();
DecodedJWT jwt = verifier.verify(token);
String tokenInfo = jwt.getClaim("token").asString();
return JSON.parseObject(tokenInfo, UserTokenDTO.class);
}
}
說明：
- 生成的token中不帶有過期時間，token的過期時間由redis進行管理
- UserTokenDTO中不帶有敏感信息，如password字段不會出現在token中
Redis工具類
public final class RedisServiceImpl implements RedisService {
/**
* 過期時長
*/
private final Long DURATION = 1 * 24 * 60 * 60 * 1000L;
@Resource
private RedisTemplate redisTemplate;
private ValueOperations<String, String> valueOperations;
@PostConstruct
public void init() {
RedisSerializer redisSerializer = new StringRedisSerializer();
redisTemplate.setKeySerializer(redisSerializer);
redisTemplate.setValueSerializer(redisSerializer);
redisTemplate.setHashKeySerializer(redisSerializer);
redisTemplate.setHashValueSerializer(redisSerializer);
valueOperations = redisTemplate.opsForValue();
}
@Override
public void set(String key, String value) {
valueOperations.set(key, value, DURATION, TimeUnit.MILLISECONDS);
log.info("key={}, value is: {} into redis cache", key, value);
}
@Override
public String get(String key) {
String redisValue = valueOperations.get(key);
log.info("get from redis, value is: {}", redisValue);
return redisValue;
}
@Override
public boolean delete(String key) {
boolean result = redisTemplate.delete(key);
log.info("delete from redis, key is: {}", key);
return result;
}
@Override
public Long getExpireTime(String key) {
return valueOperations.getOperations().getExpire(key);
}
}
RedisTemplate簡單封裝
業務實現
登陸功能
public String login(LoginUserVO loginUserVO) {
//1.判斷用戶名密碼是否正確
UserPO userPO = userMapper.getByUsername(loginUserVO.getUsername());
if (userPO == null) {
throw new UserException(ErrorCodeEnum.TNP1001001);
}
if (!loginUserVO.getPassword().equals(userPO.getPassword())) {
throw new UserException(ErrorCodeEnum.TNP1001002);
}
//2.用戶名密碼正確生成token
UserTokenDTO userTokenDTO = new UserTokenDTO();
PropertiesUtil.copyProperties(userTokenDTO, loginUserVO);
userTokenDTO.setId(userPO.getId());
userTokenDTO.setGmtCreate(System.currentTimeMillis());
String token = JWTUtil.generateToken(userTokenDTO);
//3.存入token至redis
redisService.set(userPO.getId(), token);
return token;
}
說明：
- 判斷用戶名密碼是否正確
- 用戶名密碼正確則生成token
- 將生成的token保存至redis
登出功能
public boolean loginOut(String id) {
boolean result = redisService.delete(id);
if (!redisService.delete(id)) {
throw new UserException(ErrorCodeEnum.TNP1001003);
}
return result;
}
將對應的key刪除即可
更新密碼功能
public String updatePassword(UpdatePasswordUserVO updatePasswordUserVO) {
//1.修改密碼
UserPO userPO = UserPO.builder().password(updatePasswordUserVO.getPassword())
.id(updatePasswordUserVO.getId())
.build();
UserPO user = userMapper.getById(updatePasswordUserVO.getId());
if (user == null) {
throw new UserException(ErrorCodeEnum.TNP1001001);
}
if (userMapper.updatePassword(userPO) != 1) {
throw new UserException(ErrorCodeEnum.TNP1001005);
}
//2.生成新的token
UserTokenDTO userTokenDTO = UserTokenDTO.builder()
.id(updatePasswordUserVO.getId())
.username(user.getUsername())
.gmtCreate(System.currentTimeMillis()).build();
String token = JWTUtil.generateToken(userTokenDTO);
//3.更新token
redisService.set(user.getId(), token);
return token;
}
說明：
更新用戶密碼時需要重新生成新的token，并將新的token返回給前端，由前端更新保存在local storage中的token，同時更新存儲在redis中的token，這樣實現可以避免用戶重新登陸，用戶體驗感不至于太差
其他說明
- 在實際項目中，用戶分為普通用戶和管理員用戶，只有管理員用戶擁有刪除用戶的權限，這一塊功能也是涉及token操作的，但是我太懶了，demo工程就不寫了
- 在實際項目中，密碼傳輸是加密過的
攔截器類
public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response,
Object handler) throws Exception {
String authToken = request.getHeader("Authorization");
String token = authToken.substring("Bearer".length() + 1).trim();
UserTokenDTO userTokenDTO = JWTUtil.parseToken(token);
//1.判斷請求是否有效
if (redisService.get(userTokenDTO.getId()) == null
|| !redisService.get(userTokenDTO.getId()).equals(token)) {
return false;
}
//2.判斷是否需要續期
if (redisService.getExpireTime(userTokenDTO.getId()) < 1 * 60 * 30) {
redisService.set(userTokenDTO.getId(), token);
log.error("update token info, id is:{}, user info is:{}", userTokenDTO.getId(), token);
}
return true;
}
說明：
攔截器中主要做兩件事，一是對token進行校驗，二是判斷token是否需要進行續期
token校驗：
- 判斷id對應的token是否不存在，不存在則token過期
- 若token存在則比較token是否一致，保證同一時間只有一個用戶操作
token自動續期： 為了不頻繁操作redis，只有當離過期時間只有30分鐘時才更新過期時間
攔截器配置類
@Configuration
public class InterceptorConfig implements WebMvcConfigurer {
@Override
public void addInterceptors(InterceptorRegistry registry) {
registry.addInterceptor(authenticateInterceptor())
.excludePathPatterns("/logout/**")
.excludePathPatterns("/login/**")
.addPathPatterns("/**");
}
@Bean
public AuthenticateInterceptor authenticateInterceptor() {
return new AuthenticateInterceptor();
}
}
