单点登录原理及JWT实现
一、单点登录效果
首先我们看通过一个具体的案例来加深对单点登录的理解。案例地址：https://gitee.com/xuxueli0323/xxl-sso?_from=gitee_search 把案例代码直接导入到IDEA中
然后分别修改下server和samples中的配置信息
在host文件中配置
127.0.0.1 sso.server.com
127.0.0.1 client1.com
127.0.0.1 client2.com
然后分别启动server和两个simple服务。
访问测试：
其中一个节点登录成功后其他节点就可以访问了
自行测试。
二、单点登录实现
清楚了单点登录的效果后，我们就可以自己来创建一个单点登录的实现了。来加深下单点登录的理解了。
1.创建项目
通过Maven创建一个聚合工程，然后在工程中创建3个子模块，分别为认证服务和客户端模块。
引入相同的依赖
2.client1
我们先在client1中来提供相关的接口。我们提供一个匿名访问的接口和一个需要认证才能访问的接口。
@Controller
public class UserController {
@ResponseBody
@GetMapping("/hello")
public String hello(){
return "hello";
}
@GetMapping("/queryUser")
public String queryUser(Model model){
model.addAttribute("list", Arrays.asList("张三","李四","王五"));
return "user";
}
}
user.html中的代码为：
<!DOCTYPE html>
<html lang="en" xmlns:th="http://www.thymeleaf.org">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>$Title$</title>
</head>
<body>
<h1>用户管理：</h1>
<ul>
<li th:each="user:${list}">
[[${user}]]
</li>
</ul>
</body>
</html>
访问测试：
没有认证就能访问，所以得加上验证的逻辑。
@GetMapping("/queryUser")
public String queryUser(Model model, HttpSession session){
Object userLogin = session.getAttribute("userLogin");
if(userLogin != null){
// 说明登录过了，直接放过
model.addAttribute("list", Arrays.asList("张三","李四","王五"));
return "user";
}
// 说明没有登录，需要跳转到认证服务器认证 为了能在登录成功后跳回到当前页面，传递参数
return "redirect:http://sso.server:8080/loginPage?redirect=http://client1.com:8081/queryUser";
}
可以看到当我们访问queryUser请求的时候，因为没有登录所以会重定向到认证服务中的服务，做登录处理。这时就需要进入到server服务中处理
3.server服务
在服务端我们需要提供两个接口，一个调整到登录界面，一个处理认证逻辑以及一个登录页面
@Controller
public class LoginController {
/**
* 跳转到登录界面的逻辑
* @return
*/
@GetMapping("/loginPage")
public String loginPage(@RequestParam(value = "redirect" ,required = false) String url, Model model){
model.addAttribute("url",url);
return "login";
}
/**
* 处理登录请求
* @return
*/
@PostMapping("/ssoLogin")
public String login(@RequestParam("userName") String userName,
@RequestParam("password") String password,
@RequestParam(value = "url",required = false) String url){
if("zhangsan".equals(userName) && "123".equals(password)){
// 登录成功
return "redirect:"+url;
}
// 登录失败重新返回登录页面
return "redirect:loginPage";
}
}
登录页面代码逻辑
<!DOCTYPE html>
<html lang="en" xmlns:th="http://www.thymeleaf.org">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>sso-server-login</title>
</head>
<body>
<h1>Server登录页面</h1>
<form action="/ssoLogin" method="post" >
账号:<input type="text" name="userName" ><br/>
密码:<input type="password" name="password"><br/>
<input type="hidden" name="url" th:value="${url}">
<input type="submit" value="提交">
</form>
</body>
</html>
然后当我们在client1中访问需要认证的服务的时候就会跳转到登录界面
提交登录操作。当我们提交登录成功的情况，应该要重定向会原来的访问地址，但实际情况和我们所想的有点出入：
原来的queryUser中的逻辑为：
4. 认证凭证
上面的问题是我们在认证服务登录成功了，但是client1中并不知道登录成功了，所以认证成功后需要给client1一个认证成功的凭证。也就是Token信息。
/**
* 处理登录请求
* @return
*/
@PostMapping("/ssoLogin")
public String login(@RequestParam("userName") String userName,
@RequestParam("password") String password,
@RequestParam(value = "url",required = false) String url){
if("zhangsan".equals(userName) && "123".equals(password)){
// 通过UUID生成Token信息
String uuid = UUID.randomUUID().toString().replace("-","");
// 把生成的信息存储在Redis服务中
redisTemplate.opsForValue().set(uuid,"zhangsan");
// 登录成功
return "redirect:"+url+"?token="+uuid;
}
// 登录失败重新返回登录页面
return "redirect:loginPage";
}
生成的Token同步保存在了Redis中，然后在重定向的地址中携带了token信息。然后在client1中处理
@GetMapping("/queryUser")
public String queryUser(Model model,
HttpSession session,
@RequestParam(value = "token",required = false) String token){
if(token != null){
// token有值 说明认证了
// TODO 基于token 去服务器获取用户信息
session.setAttribute("userLogin","张三");
}
Object userLogin = session.getAttribute("userLogin");
if(userLogin != null){
// 说明登录过了，直接放过
model.addAttribute("list", Arrays.asList("张三","李四","王五"));
return "user";
}
// 说明没有登录，需要跳转到认证服务器认证 为了能在登录成功后跳回到当前页面，传递参数
return "redirect:http://sso.server.com:8080/loginPage?redirect=http://client1.com:8081/queryUser";
}
然后我们就可以来访问client1中的服务了
5. client2
控制器逻辑：
@Controller
public class OrderController {
@GetMapping("/order")
public String getOrder(HttpSession session, Model model){
Object userLogin = session.getAttribute("userLogin");
if(userLogin != null){
// 说明认证了
model.addAttribute("list", Arrays.asList("order1","order2","order3"));
return "order";
}
return "redirect:http://sso.server.com:8080/loginPage?redirect=http://client2.com:8082/order";
}
}
order.html页面内容：
<!DOCTYPE html>
<html lang="en" xmlns:th="http://www.thymeleaf.org">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>$Title$</title>
</head>
<body>
<h1>订单管理：</h1>
<ul>
<li th:each="order:${list}">
[[${order}]]
</li>
</ul>
</body>
</html>
通过前面的介绍我们可以发现clent1认证后可以访问了，但是client2提交请求的时候还是会跳转到server服务，做认证的处理。
造成这个的原因是client1认证成功后在Session中保存了认证信息，但是在client2是获取不到的，这时我们可以在Server服务登录成功后在浏览器的Cookie中存储一个token信息，然后在其他服务跳转到要进入登录页面之前的接口服务中判断Cookie中是否有值，如果有则认为是其他服务登录过的，直接放过。
提交请求的时候校验
搞定
三、JWT实现
1.JWT介绍
1.1 什么是JWT
官方：JSON Web Token (JWT) is an open standard (RFC 7519) that defines a compact and self-contained way for securely transmitting information between parties as a JSON object. This information can be verified and trusted because it is digitally signed. JWTs can be signed using a secret (with the HMAC algorithm) or a public/private key pair using RSA or ECDSA .
JSON Web 令牌(JWT)是一种开放标准(RFC 7519) ，它定义了一种紧凑和自包含的方式，用于作为 JSON 对象在各方之间安全地传输信息。可以验证和信任此信息，因为它是数字签名的。JWTs 可以使用 secret (使用 HMAC 算法)或使用 RSA 或 ECDSA 的公钥/私钥对进行签名。
通俗的解释：JWT简称 JSON Web Token，也就是JSON形式作为Web应用中的令牌信息，用于在各方之间安全的将信息作为JSON对象传输，在数据传输过程中可以完成数据加密，签名等操作。
1.2 基于Session认证
我们最先接触到的认证方式就是基于Session的认证方式，每一个会话在服务端都会存储在HttpSession中，相当于一个Map，然后通过Cookie的形式给客户端返回一个jsessionid，然后每次访问的时候都需要从HttpSession中根据jsessionid来获取，通过这个逻辑来判断是否是认证的状态。
存在的问题：
- 每个用户都需要做一次记录，而Session一般情况下都会存在内存中，增大了服务器的开销
- 集群环境下Session需要同步，或者分布式Session来处理
- 因为是基于Cookie来传输的，如果Cookie被解惑，用户容易受到CSRF攻击。
- 前后端分离项目中会更加的麻烦
1.3 基于JWT的认证
具体流程如下：
认证的流程：
- 用户通过表单把账号密码提交到后端服务后，如果认证成功就会生成一个对应的Token信息
- 之后用户请求资源都会携带这个Token值，后端获取到后校验通过放行，校验不通过拒绝
jwt的优势：
- 简介：可以通过URL，POST参数或者HTTP header发送，因为数据量小，传输速度快。
- 自包含：负载中包含了所有用户所需的信息，避免多次查询数据
- 夸语音：以JSON形式保存在客户端。
- 不需要服务端保存信息，适合分布式环境。
1.4 JWT的结构
令牌的组成：
- 标头(Header)
- 有效载荷(Payload)
- 签名(Signature)
因此JWT的格式为： xxxx.yyyy.zzzz Header.Payload.Signature
Header:
header通常由两部分组成：令牌的类型【JWT】和所使用的签名算法。例如HMAC、SHA256或者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，是可以被翻译回原来的样子的。
{
"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（通常是用户信息）和其他数据的声明，它会使用Base64来编码，组成JWT结构的第二部分。
{
"userId":"123",
"userName":"波波烤鸭",
"admin":true
}
因为会通过Base64编码，所以不要把敏感信息写在Payload中。
Signature：
签名部分，前面两部分都是使用 Base64 进行编码的，即前端可以解开header和payload中的信息，Signature需要使用编码后的 header 和 payload 以及我们提供的一个秘钥，然后使用 header 中指定的前面算法(HS256) 进行签名，签名的作用是保证 JWT 没有被篡改过
2.JWT实现
2.1 JWT基本实现
生成Token令牌
/**
* 生成Token信息
*/
@Test
void generatorToke() {
Map<String,Object> map = new HashMap<>();
map.put("alg","HS256");
map.put("typ","JWT");
Calendar calendar = Calendar.getInstance();
calendar.add(Calendar.SECOND,60);
String token = JWT.create()
.withHeader(map) // 设置header
.withClaim("userid", 666) // 设置 payload
// 设置过期时间
.withExpiresAt(calendar.getTime())
.withClaim("username", "波波烤鸭") // 设置 payload
.sign(Algorithm.HMAC256("qwaszx")); // 设置签名 保密
System.out.println(token);
}
根据Token来验证是否正确。
/**
* 验证Token信息
*/
@Test
public void verifier(){
String token = "eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJleHAiOjE2NTMwNTE5ODUsInVzZXJpZCI6NjY2LCJ1c2VybmFtZSI6IuazouazoueDpOm4rSJ9.0LW5MFihMeYNfRfez0a68ncaKQ13j5pSnVZTB7m1CDw";
JWTVerifier jwtVerifier = JWT.require(Algorithm.HMAC256("qwaszx")).build();
DecodedJWT verify = jwtVerifier.verify(token);
System.out.println(verify.getClaim("userid").asInt());
System.out.println(verify.getClaim("username").asString());
}
验证中场景的异常信息：
- SignatureVerificationException 签名不一致异常
- TokenExpiredException Token过期异常
- AlgorithmMismatchException 算法不匹配异常
- InvalidClaimException 失效的payload异常
2.2 JWT封装
为了简化操作我们可以对上面的操作进一步封装来简化处理
package com.bobo.jwt.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;
/**
* JWT操作的工具类
*/
public class JWTUtils {
private static final String SING = "123qwaszx";
/**
* 生成Token header.payload.sing 组成
* @return
*/
public static String getToken(Map<String,String> map){
Calendar instance = Calendar.getInstance();
instance.add(Calendar.DATE,7); // 默认过期时间 7天
JWTCreator.Builder builder = JWT.create();
// payload 设置
map.forEach((k,v)->{
builder.withClaim(k,v);
});
// 生成Token 并返回
return builder.withExpiresAt(instance.getTime())
.sign(Algorithm.HMAC256(SING));
}
/**
* 验证Token
* @return
* DecodedJWT 可以用来获取用户信息
*/
public static DecodedJWT verify(String token){
// 如果不抛出异常说明验证通过，否则验证失败
return JWT.require(Algorithm.HMAC256(SING)).build().verify(token);
}
}
2.3 SpringBoot应用
首先是在登录方法中，如果登录成功，我们需要生成对应的Token信息，然后将Token信息响应给客户端。
@PostMapping("/login")
public Map<String,Object> login(User user){
Map<String,Object> res = new HashMap<>();
if("zhang".equals(user.getUserName()) && "123".equals(user.getPassword())){
// 登录成功
Map<String,String> map = new HashMap<>();
map.put("userid","1");
map.put("username","zhang");
String token = JWTUtils.getToken(map);
res.put("flag",true);
res.put("msg","登录成功");
res.put("token",token);
return res;
}
res.put("flag",false);
res.put("msg","登录失败");
return res;
}
然后就是用户提交请求的时候需要携带Token信息，然后我们在controller中处理请求之前需要对token做出校验。如果验证通过就继续处理请求，否则就拦截该请求。
@PostMapping("/queryUser")
public Map<String,Object> queryUser(@RequestParam("token") String token){
// 获取用信息之前校验
Map<String,Object> map = new HashMap<>();
try{
DecodedJWT verify = JWTUtils.verify(token);
map.put("state",true);
map.put("msg","请求成功");
return map;
}catch (SignatureVerificationException e){
e.printStackTrace();
map.put("msg","无效签名");
}catch (TokenExpiredException e){
e.printStackTrace();
map.put("msg","Token过期");
}catch (AlgorithmMismatchException e){
e.printStackTrace();
map.put("msg","算法不一致");
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
map.put("msg","Token无效");
}
map.put("state",false);
return map;
}
但是上面的情况我们看到在controller中添加了大幅度的Token校验的代码，增大的冗余代码，这时我们可以考虑把Token校验的代码放在拦截器中处理。我们创建一个自定义的拦截器.
/**
* 自定义的拦截器
* 对特定的情况校验是否携带的有Token信息，如果不携带直接拒绝
* 然后对Token校验合法性
*/
public class JWTInterceptor implements HandlerInterceptor {
@Override
public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {
String token = request.getParameter("token");
// 获取用信息之前校验
Map<String,Object> map = new HashMap<>();
try{
DecodedJWT verify = JWTUtils.verify(token);
return true;
}catch (SignatureVerificationException e){
e.printStackTrace();
map.put("msg","无效签名");
}catch (TokenExpiredException e){
e.printStackTrace();
map.put("msg","Token过期");
}catch (AlgorithmMismatchException e){
e.printStackTrace();
map.put("msg","算法不一致");
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
map.put("msg","Token无效");
}
map.put("state",false);
// 把Map转换为JSON响应
String json = new ObjectMapper().writeValueAsString(map);
response.setContentType("application/json;charset=UTF-8");
response.getWriter().println(json);
return false;
}
}
要让拦截器生效我们还需要添加对应的配置类。
@Configuration
public class InterceptorConfig implements WebMvcConfigurer {
@Override
public void addInterceptors(InterceptorRegistry registry) {
registry.addInterceptor(new JWTInterceptor())
.addPathPatterns("/queryUser") // 需要拦截的请求
.addPathPatterns("/saveUser") // 需要拦截的请求
.excludePathPatterns("/login"); // 需要排除的请求
}
}
然后添加一个测试的方法 /saveUser
@PostMapping("/saveUser")
public String saveUser(){
System.out.println("------------>");
return "success";
}
测试访问，把过期时间缩短到1分钟
正常的访问
Token过期后再访问
搞定