一 JWT

1.1 什么是JWT

JSON Web Token（JWT）是一个开放的行业标准（RFC 7519），它定义了一种简介的、自包含的协议格式，用于在通信双方传递json对象，传递的信息经过数字签名可以被验证和信任。JWT可以使用HMAC算法或使用RSA的公钥/私钥对来签名，防止被篡改。
官网： https://jwt.io/
标准： https://tools.ietf.org/html/rfc7519

JWT令牌的优点：

jwt基于json，非常方便解析。
可以在令牌中自定义丰富的内容，易扩展。
通过非对称加密算法及数字签名技术，JWT防止篡改，安全性高。
资源服务使用JWT可不依赖授权服务即可完成授权。

缺点：
JWT令牌较长，占存储空间比较大。

1.2 JWT组成

一个JWT实际上就是一个字符串，它由三部分组成，头部（header）、载荷（payload）与签名（signature）。
在这里插入图片描述
头部（header）
头部用于描述关于该JWT的最基本的信息：类型（即JWT）以及签名所用的算法（如HMACSHA256或RSA）等。
这也可以被表示成一个JSON对象：

{
  "alg": "HS256",
  "typ": "JWT"
}

然后将头部进行base64加密（该加密是可以对称解密的),构成了第一部分:

eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9

载荷（payload）
第二部分是载荷，就是存放有效信息的地方。这个名字像是特指飞机上承载的货品，这些有效信息包含三个部分：

标准中注册的声明（建议但不强制使用）
iss: jwt签发者
sub: jwt所面向的用户
aud: 接收jwt的一方
exp: jwt的过期时间，这个过期时间必须要大于签发时间
nbf: 定义在什么时间之前，该jwt都是不可用的.
iat: jwt的签发时间
jti: jwt的唯一身份标识，主要用来作为一次性token,从而回避重放攻击。
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.
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。
定义一个payload：

{
  "sub": "1234567890",
  "name": "John Doe",
  "iat": 1516239022
}

然后将其进行base64加密，得到Jwt的第二部分:

eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiaWF0IjoxNTE2MjM5MDIyfQ

签名（signature）
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：

header (base64后的)
payload (base64后的)
secret(盐，一定要保密）

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:

var encodedString = base64UrlEncode(header) + '.' + base64UrlEncode(payload);

var signature = HMACSHA256(encodedString, 'fox'); // khA7TNYc7_0iELcDyTc7gHBZ_xfIcgbfpzUNWwQtzME

将这三部分用.连接成一个完整的字符串,构成了最终的jwt:

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiaWF0IjoxNTE2MjM5MDIyfQ.khA7TNYc7_0iELcDyTc7gHBZ_xfIcgbfpzUNWwQtzME

注意：secret是保存在服务器端的，jwt的签发生成也是在服务器端的，secret就是用来进行jwt的签发和jwt的验证，所以，它就是你服务端的私钥，在任何场景都不应该流露出去。一旦客户端得知这个secret, 那就意味着客户端是可以自我签发jwt了。

如何应用
一般是在请求头里加入Authorization，并加上Bearer标注：

fetch('api/user/1', {
  headers: {
    'Authorization': 'Bearer ' + token
  }
})

服务端会验证token，如果验证通过就会返回相应的资源。整个流程就是这样的:
在这里插入图片描述

1.3 JJWT

JJWT是一个提供端到端的JWT创建和验证的Java库，永远免费和开源(Apache License，版本2.0)。JJWT很容易使用和理解。它被设计成一个以建筑为中心的流畅界面，隐藏了它的大部分复杂性。

快速开始
引入依赖

<!--JWT依赖-->
<dependency>
    <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
    <artifactId>jjwt</artifactId>
    <version>0.9.1</version>
</dependency>

创建token
创建测试类，生成token

@Test
public void test() {
    //创建一个JwtBuilder对象
    JwtBuilder jwtBuilder = Jwts.builder()
        //声明的标识{"jti":"666"}
        .setId("666")
        //主体，用户{"sub":"Fox"}
        .setSubject("Fox")
        //创建日期{"ita":"xxxxxx"}
        .setIssuedAt(new Date())
        //签名手段，参数1：算法，参数2：盐
        .signWith(SignatureAlgorithm.HS256, "123123");
    //获取token
    String token = jwtBuilder.compact();
    System.out.println(token);

    //三部分的base64解密
    System.out.println("=========");
    String[] split = token.split("\\.");
    System.out.println(Base64Codec.BASE64.decodeToString(split[0]));
    System.out.println(Base64Codec.BASE64.decodeToString(split[1]));
    //无法解密
    System.out.println(Base64Codec.BASE64.decodeToString(split[2]));
}

运行结果
在这里插入图片描述
token的验证解析
在web应用中由服务端创建了token然后发给客户端，客户端在下次向服务端发送请求时需要携带这个token（这就好像是拿着一张门票一样），那服务端接到这个token应该解析出token中的信息（例如用户id）,根据这些信息查询数据库返回相应的结果。

@Test
public void testParseToken(){
    //token
    String token ="eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJqdGkiOiI2NjYiLCJzdWIiOiJGb3giLCJpYXQiOjE2MDgyNzI1NDh9" +
        ".Hz7tk6pJaest_jxFrJ4BWiMg3HQxjwY9cGmJ4GQwfuU";
    //解析token获取载荷中的声明对象
    Claims claims = Jwts.parser()
        .setSigningKey("123123")
        .parseClaimsJws(token)
        .getBody();

    System.out.println("id:"+claims.getId());
    System.out.println("subject:"+claims.getSubject());
    System.out.println("issuedAt:"+claims.getIssuedAt());
}

在这里插入图片描述
试着将token或签名秘钥篡改一下，会发现运行时就会报错，所以解析token也就是验证token

token过期校验
有很多时候，我们并不希望签发的token是永久生效的，所以我们可以为token添加一个过期时间。原因：从服务器发出的token，服务器自己并不做记录，就存在一个弊端：服务端无法主动控制某个token的立刻失效。
在这里插入图片描述
当未过期时可以正常读取，当过期时会引发io.jsonwebtoken.ExpiredJwtException异常。

自定义claims
我们刚才的例子只是存储了id和subject两个信息，如果你想存储更多的信息（例如角色）可以自定义claims。

@Test
public void test() {
    //创建一个JwtBuilder对象
    JwtBuilder jwtBuilder = Jwts.builder()
        //声明的标识{"jti":"666"}
        .setId("666")
        //主体，用户{"sub":"Fox"}
        .setSubject("Fox")
        //创建日期{"ita":"xxxxxx"}
        .setIssuedAt(new Date())
        //设置过期时间   1分钟
        .setExpiration(new Date(System.currentTimeMillis()+60*1000))
        //直接传入map
        // .addClaims(map)
        .claim("roles","admin")
        .claim("logo","xxx.jpg")
        //签名手段，参数1：算法，参数2：盐
        .signWith(SignatureAlgorithm.HS256, "123123");
    //获取token
    String token = jwtBuilder.compact();
    System.out.println(token);

    //三部分的base64解密
    System.out.println("=========");
    String[] split = token.split("\\.");
    System.out.println(Base64Codec.BASE64.decodeToString(split[0]));
    System.out.println(Base64Codec.BASE64.decodeToString(split[1]));
    //无法解密
    System.out.println(Base64Codec.BASE64.decodeToString(split[2]));
}

@Test
public void testParseToken(){
    //token
    String token ="eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJqdGkiOiI2NjYiLCJzdWIiOiJGb3giLCJpYXQiOjE2MDgyNzYzMTUsImV4cCI6MTYwODI3NjM3NSwicm9sZXMiOiJhZG1pbiIsImxvZ28iOiJ4eHguanBnIn0.Geg2tmkmJ9iWCWdvZNE3jRSfRaXaR4P3kiPDG3Lb0z4";
    //解析token获取载荷中的声明对象
    Claims claims = Jwts.parser()
        .setSigningKey("123123")
        .parseClaimsJws(token)
        .getBody();

    System.out.println("id:"+claims.getId());
    System.out.println("subject:"+claims.getSubject());
    System.out.println("issuedAt:"+claims.getIssuedAt());

    DateFormat sf =new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
    System.out.println("签发时间:"+sf.format(claims.getIssuedAt()));
    System.out.println("过期时间:"+sf.format(claims.getExpiration()));
    System.out.println("当前时间:"+sf.format(new Date()));

    System.out.println("roles:"+claims.get("roles"));
    System.out.println("logo:"+claims.get("logo"));
}

结果
在这里插入图片描述

1.4 Spring Security Oauth2整合JWT

整合JWT
在之前的spring security Oauth2的代码基础上修改
引入依赖

<dependency>
    <groupId>org.springframework.security</groupId>
    <artifactId>spring-security-jwt</artifactId>
    <version>1.0.9.RELEASE</version>
</dependency>

添加配置文件JwtTokenStoreConfig.java

@Configuration
public class JwtTokenStoreConfig {

    @Bean
    public TokenStore jwtTokenStore(){
        return new JwtTokenStore(jwtAccessTokenConverter());
    }

    @Bean
    public JwtAccessTokenConverter jwtAccessTokenConverter(){
        JwtAccessTokenConverter accessTokenConverter = new
                JwtAccessTokenConverter();
        //配置JWT使用的秘钥
        accessTokenConverter.setSigningKey("123123");
        return accessTokenConverter;
    }
}

在授权服务器配置中指定令牌的存储策略为JWT
在这里插入图片描述
用密码模式测试

在这里插入图片描述
发现获取到的令牌已经变成了JWT令牌，将access_token拿到https://jwt.io/ 网站上去解析下可以获得其中内容。

扩展JWT中的存储内容
有时候我们需要扩展JWT中存储的内容，这里我们在JWT中扩展一个 key为enhance，value为enhance info 的数据。
继承TokenEnhancer实现一个JWT内容增强器

public class JwtTokenEnhancer implements TokenEnhancer {

    @Override
    public OAuth2AccessToken enhance(OAuth2AccessToken accessToken,
                                     OAuth2Authentication authentication) {
        Map<String, Object> info = new HashMap<>();
        info.put("enhance", "enhance info");
        ((DefaultOAuth2AccessToken) accessToken).setAdditionalInformation(info);
        return accessToken;
    }
}

创建一个JwtTokenEnhancer实例

@Bean
public JwtTokenEnhancer jwtTokenEnhancer() {
return new JwtTokenEnhancer();
}

在授权服务器配置中配置JWT的内容增强器

@Autowired
private JwtTokenEnhancer jwtTokenEnhancer;

@Override
public void configure(AuthorizationServerEndpointsConfigurer endpoints) throws Exception {
    //配置JWT的内容增强器
    TokenEnhancerChain enhancerChain = new TokenEnhancerChain();
    List<TokenEnhancer> delegates = new ArrayList<>();
    delegates.add(jwtTokenEnhancer);
    delegates.add(jwtAccessTokenConverter);
    enhancerChain.setTokenEnhancers(delegates);
    endpoints.authenticationManager(authenticationManagerBean) //使用密码模式需要配置
        .tokenStore(tokenStore)  //配置存储令牌策略
        .accessTokenConverter(jwtAccessTokenConverter)
        .tokenEnhancer(enhancerChain) //配置tokenEnhancer
        .reuseRefreshTokens(false)  //refresh_token是否重复使用
        .userDetailsService(userService) //刷新令牌授权包含对用户信息的检查
        .allowedTokenEndpointRequestMethods(HttpMethod.GET,HttpMethod.POST); //支持GET,POST请求
}

运行项目后使用密码模式来获取令牌，之后对令牌进行解析，发现已经包含扩展的内容。
在这里插入图片描述
解析JWT
添加依赖

<!--JWT依赖-->
<dependency>
    <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
    <artifactId>jjwt</artifactId>
    <version>0.9.1</version>
</dependency>

修改UserController类，使用jjwt工具类来解析Authorization头中存储的JWT内容

@GetMapping("/getCurrentUser")
public Object getCurrentUser(Authentication authentication,
                             HttpServletRequest request) {
    String header = request.getHeader("Authorization");
    String token = null;
    if(header!=null){
        token = header.substring(header.indexOf("bearer") + 7);
    }else {
        token = request.getParameter("access_token");
    }
    return Jwts.parser()
        .setSigningKey("123123".getBytes(StandardCharsets.UTF_8))
        .parseClaimsJws(token)
        .getBody();
}

将令牌放入Authorization头中，访问如下地址获取信息：
http://localhost:8080/user/getCurrentUser
在这里插入图片描述
刷新令牌
http://localhost:8080/oauth/token?grant_type=refresh_token&client_id=client&client_secret=123123&refresh_token=[refresh_token值]

二 Spring Secuirty Oauth2实现SSO

创建客户端：oauth2-sso-client-demo
引入依赖

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
    </dependency>

    <dependency>
        <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
        <artifactId>spring-cloud-starter-oauth2</artifactId>
    </dependency>

    <!--JWT依赖-->
    <dependency>
        <groupId>io.jsonwebtoken</groupId>
        <artifactId>jjwt</artifactId>
        <version>0.9.1</version>
    </dependency>

    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
        <scope>test</scope>
    </dependency>

</dependencies>

修改application.properties

server.port=8081
#防止Cookie冲突，冲突会导致登录验证不通过
server.servlet.session.cookie.name=OAUTH2-CLIENT-SESSIONID01
#授权服务器地址
oauth2-server-url: http://localhost:8080
#与授权服务器对应的配置
security.oauth2.client.client-id=client
security.oauth2.client.client-secret=123123
security.oauth2.client.user-authorization-uri=${oauth2-serverurl}/oauth/authorize
security.oauth2.client.access-token-uri=${oauth2-server-url}/oauth/token
security.oauth2.resource.jwt.key-uri=${oauth2-server-url}/oauth/token_key

在启动类上添加@EnableOAuth2Sso注解来启用单点登录功能

@EnableOAuth2Sso单点登录的原理简单来说就是：标注有@EnableOAuth2Sso的OAuth2 Client应用在通过某种OAuth2授权流程获取访问令牌后（一般是授权码流程），通过访问令牌访问userDetails用户明细这个受保护资源服务，获取用户信息后，将用户信息转换为Spring Security上下文中的认证后凭证Authentication，从而完成标注有@EnableOAuth2Sso的OAuth2 Client应用自身的登录认证的过程。整个过程是基于OAuth2的SSO单点登录

@SpringBootApplication
@EnableOAuth2Sso  
public class Oauth2SsoClientDemoApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(Oauth2SsoClientDemoApplication.class, args);
    }

}

添加接口用于获取当前登录用户信息

@RestController
@RequestMapping("/user")
public class UserController {

    @RequestMapping("/getCurrentUser")
    public Object getCurrentUser(Authentication authentication) {
        return authentication;
    }
}

授权服务器：oauth2-jwt-demo
修改授权服务器中的AuthorizationServerConfig类，将绑定的跳转路径为http://localhost:8081/login，并添加获取秘钥时的身份认证
在这里插入图片描述

@Override
public void configure(AuthorizationServerSecurityConfigurer security) throws Exception {
    //允许表单认证
    security.allowFormAuthenticationForClients()
        // 获取密钥需要身份认证，使用单点登录时必须配置
        .tokenKeyAccess("isAuthenticated()");
}

@Override
public void configure(ClientDetailsServiceConfigurer clients) throws Exception {
    clients.inMemory()
        //配置client_id
        .withClient("client")
        //配置client-secret
        .secret(passwordEncoder.encode("123123"))
        //配置访问token的有效期
        .accessTokenValiditySeconds(3600)
        //配置刷新token的有效期
        .refreshTokenValiditySeconds(864000)
        //配置redirect_uri，用于授权成功后跳转
        .redirectUris("http://localhost:8081/login")
        //自动授权配置
		.autoApprove(true)
        //配置申请的权限范围
        .scopes("all")
        /**
                 * 配置grant_type，表示授权类型
                 * authorization_code: 授权码
                 * password： 密码
                 * client_credentials: 客户端
                 * refresh_token: 更新令牌
                 */
        .authorizedGrantTypes("authorization_code","password","refresh_token");
}

测试
启动授权服务和客户端服务；
访问客户端需要授权的接口http://localhost:8081/user/getCurrentUser
会跳转到授权服务的登录界面；

在这里插入图片描述
授权后会跳转到原来需要权限的接口地址，展示登录用户信息

模拟两个客户端8081，8082
修改application.properties配置

server.port=8082
#防止Cookie冲突，冲突会导致登录验证不通过
server.servlet.session.cookie.name=OAUTH2-CLIENT-SESSIONID${server.port}

修改授权服务器配置，配置多个跳转路径

//配置redirect_uri，用于授权成功后跳转
.redirectUris("http://localhost:8081/login",
              "http://localhost:8082/login")

8081登录成功之后，8082无需再次登录就可以访问http://localhost:8082/user/getCurrentUser

三 Spring Cloud中如何实现SSO

网关整合 OAuth2.0 有两种思路，一种是授权服务器生成令牌, 所有请求统一在网关层验证，判断权限等操作；另一种是由各资源服务处理，网关只做请求转发。比较常用的是第一种，把API网关作为OAuth2.0的资源服务器角色，实现接入客户端权限拦截、令牌解析并转发当前登录用户信息给微服务，这样下游微服务就不需要关心令牌格式解析以及OAuth2.0相关机制了。

网关在认证授权体系里主要负责两件事：
（1）作为OAuth2.0的资源服务器角色，实现接入方权限拦截。
（2）令牌解析并转发当前登录用户信息（明文token）给微服务
微服务拿到明文token(明文token中包含登录用户的身份和权限信息)后也需要做两件事：
（1）用户授权拦截（看当前用户是否有权访问该资源）
（2）将用户信息存储进当前线程上下文（有利于后续业务逻辑随时获取当前用户信息）
在这里插入图片描述
核心代码，网关自定义全局过滤器进行身份认证

@Component
@Order(0)
public class AuthenticationFilter implements GlobalFilter, InitializingBean {

    @Autowired
    private RestTemplate restTemplate;

    private static Set<String> shouldSkipUrl = new LinkedHashSet<>();
    @Override
    public void afterPropertiesSet() throws Exception {
        // 不拦截认证的请求
        shouldSkipUrl.add("/oauth/token");
        shouldSkipUrl.add("/oauth/check_token");
        shouldSkipUrl.add("/user/getCurrentUser");
    }

    @Override
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {

        String requestPath = exchange.getRequest().getURI().getPath();
        
        //不需要认证的url
        if(shouldSkip(requestPath)) {
            return chain.filter(exchange);
        }

        //获取请求头
        String authHeader = exchange.getRequest().getHeaders().getFirst("Authorization");

        //请求头为空
        if(StringUtils.isEmpty(authHeader)) {
            throw new RuntimeException("请求头为空");
        }

        TokenInfo tokenInfo=null;
        try {
            //获取token信息
            tokenInfo = getTokenInfo(authHeader);
        }catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException("校验令牌异常");
        }
        exchange.getAttributes().put("tokenInfo",tokenInfo);
        return chain.filter(exchange);
    }

    private boolean shouldSkip(String reqPath) {

        for(String skipPath:shouldSkipUrl) {
            if(reqPath.contains(skipPath)) {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

    private TokenInfo getTokenInfo(String authHeader) {
        // 获取token的值
        String token = StringUtils.substringAfter(authHeader, "bearer ");

        HttpHeaders headers = new HttpHeaders();
        headers.setContentType(MediaType.APPLICATION_FORM_URLENCODED);
        headers.setBasicAuth(MDA.clientId, MDA.clientSecret);

        MultiValueMap<String, String> params = new LinkedMultiValueMap<>();
        params.add("token", token);

        HttpEntity<MultiValueMap<String, String>> entity = new HttpEntity<>(params, headers);

        ResponseEntity<TokenInfo> response = restTemplate.exchange(MDA.checkTokenUrl, HttpMethod.POST, entity, TokenInfo.class);

        return response.getBody();
    }
}